Loading [MathJax]/jax/output/HTML-CSS/jax.js

Вплив міді на формування зносостійких ультрадисперсних і наноструктурованих поверхневих шарів тертя хромистих сталей

В. В. Тихонович1, O. M. Грипачевський1, В. Г. Новицький2

1Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
2Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 34/1, 03142 Київ, Україна

Отримано: 02.03.2021. Завантажити: PDF

Досліджено вплив введення в сталь 120Х15 структурно-вільних виділень міді (ε-фази), у випадку її леґування цим елементом в кількості 10% мас., на механізм формування на поверхнях тертя зносостійких наддрібнодисперсних покриттів, завдяки яким контактна пара сталь 120Х15–сталь 20Х13 переходить у стаціонарний режим роботи з мінімальними коефіцієнтом тертя і зношенням. Показано, що ці покриття містять окремі шари, які утворюються під час нашарування на поверхні тертя мікровиступів металу, що виникають внаслідок приробки вузлів тертя як результат локального руйнування металу і його перенесення між тілами. Встановлено, що леґування сталі 120Х15 10% мас. міді не змінює структуру і фазовий склад вихідного стопу, але при цьому додатково з’являються включення ε-Cu фази. Залежно від розміру включення ε-Cu фази мають різне походження і формуються з рідкого розтопу, аустеніту і фериту. Досліджено механізм впливу додаткового леґування сталі 120Х15 міддю на підвищення твердості і пружності стопу. Встановлено, що вплив міді на твердість і пружність сталі 120Х15Д10 збільшується за пластичної деформації стопу завдяки руйнуванню сітки евтектичної складової, подрібненню і частковому розчиненню включень ε-Cu фази. Показано, що додаткове леґування сталі 120Х15 міддю знижує відмінність між механічними властивостями тіл, що утворюють вузол тертя. Тому, якщо у робочої пари сталь 120Х15–сталь 20Х13 шари тертя переважно формуються з металу сталі 120Х15, то у робочої пари сталь 120Х15Д10–сталь 20Х13 внесок обох тіл у формування шарів тертя відрізняється не так помітно. Це призводить до рівномірного зношення тіл пари тертя і зменшення її сумарного зношення.

Ключові слова: тертя ковзання, зносостійкість, наноструктурований матеріал, ультрадисперсна структура, включення ε-Cu фази, поверхневі шари тертя, масоперенос.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v43/i07/0853.html

PACS: 06.60.Vz, 62.20.Qp, 62.25.-g, 68.35.Ct, 81.07.Bc, 81.16.Rf, 81.40.Pq


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. Т. С. Скобло, Н. М. Можарова, Литейное производство, 4, № 1: 2 (2008).
  2. Ю. С. Бобро, М. Ф. Баранов, О. И. Коваленко, ФХММ, 4, № 1: 112 (1975).
  3. В. А. Игнатов, В. К. Соленый, В. Л. Жук, А. И. Туяхов, Металл и литье Украины, 10, № 11: 31 (2001).
  4. В. П. Гаврилюк, В. И. Тихонович, И. А. Шалевская, Ю. И. Гутько, Абразивостойкие высокохромистые чугуны (Луганск: Ноулидж: 2010).
  5. Е. В. Рожкова, В. В. Румянцев, О. М. Романов, А. В. Трещалин, Металлургия машиностроения, 1, № 4: 19 (2002).
  6. Б. А. Кириевский, Л. Г. Смолякова, Т. К. Изюмова, Литые износостойкие материалы: Сборник (Киев: ИПЛ АН УССР: 1978), с. 45.
  7. Т. Огнева, Н. Мартюшев, И. Альтпетер, М. Сурков, А.Токарев, Т. Крутская, Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты), 20, № 2: 130 (2018). Crossref
  8. N. V. Stepanova, T. A. Zimogliadova, A. Y. Ognev, D. S. Krivizhenko, Y. N. Maliutina, and O. A. Zimogliadova, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, No. 286: 2018 (2017). Crossref
  9. G. I. Silman, V. V. Kamynin, and V. V. Goncharov, Metal Sci. Heat Treatment, 40, Nos. 7–8: 387 (2007). Crossref
  10. Н. В. Степанова, В. Кумар, В. А. Кузнецов, П. А. Попелюх, Е. Д. Головин, Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты), № 1 (54): 81 (2012).
  11. Н. В. Степанова, А. А. Батаев, А. А. Ситников, Т. Н. Осколкова, Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты), № 4 (69): 72 (2015). Crossref
  12. G. I. Silman, Metal Sci. Heat Treatment, 51, Nos. 1–2: 19 (2009). Crossref
  13. И. А. Батаев, Н. В. Степанова, А. А. Батаев, А. А. Никулина, А. А. Разумаков, Физика металлов и металловедение, 117, № 9: 932 (2016). Crossref
  14. I. A. Bataev, N. V. Stepanova, A. A. Bataev, A. A. Nikulina, and A. A. Razumakov, Phys. Metals Metallogr., 117, No. 9: 901 (2016). Crossref
  15. N. V. Stepanova, I. A. Bataev, Y.-B. Kang, D. V. Lazurenko, A. A. Bataev, A. A. Razumakov, and A. M. Jorge Junior, Materials Characterization, 117: 260 (2017). Crossref
  16. Y. Prasetyo, S. K. Lee, and E. R. Baek, Key Eng. Mater., 457: 386 (2011). Crossref
  17. M. Tsujikawa, N. Matsumoto, K. Nakamoto, and Y. Michiura, Key Eng. Mater., 457: 151 (2011). Crossref
  18. C-H. Hsu and K-T. Lin, Mater. Sci. Eng.: A, 528, No. 18: 5706 (2011). Crossref
  19. R. K. Dasgupta, D. K. Mondal, T. K. Chakrabarti, and A. C. Ganguli, J. Mater. Eng. Performance, 21(8): 1728 (2012). Crossref
  20. K. Choe, S. Lee, M. Kim, and K. Lee, Mater. Sci. Forum, 654–656: 1448 (2010). Crossref
  21. В. И. Тихонович, О. И. Коваленко, Ю. Г. Бобро, В. Г. Новицкий, Процессы литья, 3: 23 (1994).
  22. В. Г. Новицкий, В. П. Гаврилюк, В. И. Тихонович, Трение и износ, 27, № 6: 628 (2006).
  23. V. Novytskyi, V. Havryliuk, and V. Lakhnenko, J. Mater. Sci. Res., 2, No. 3: 33 (2013). Crossref
  24. Н. С. Цикунов, В. А. Батырев, А. Н. Грипачевский, В. В. Тихонович, Пакет программ для обработки результатов количественного рентгеноспектрального микроанализа методом ZAF на мини-ЭВМ (Киев: 1981) (Препр./АН Украины. Ин-т металлофизики, 81.16, 1981).
  25. В. В. Немошкаленко, В. В. Горский, В. В. Тихонович, И. А. Якубцов, Металлофизика, 6, № 6: 93 (1984).
  26. С. И. Булычев, В. П. Алехин, А. П. Терновский, ФиХОМ, 2: 58 (1976).
  27. М. Х. Шоршоров, С. И. Булычев, В. П. Алехин, Методические рекомендации по исследованию физико-механических свойств материалов непрерывным вдавливанием наконечника (Москва: ИМЕТ АН СССР: 1980).
  28. В. А. Галанов, О. Н. Григорьев, Ю. В. Мильман, Проблемы прочности, 11: 93 (1983).
  29. В. В. Тихонович, Металлофиз. новейшие технол., 33, № 12: 1671 (2011).
  30. В. В. Тихонович, Металлофиз. новейшие технол., 37, № 6: 817 (2015). Crossref
  31. В. В. Тихонович, В. Н. Уваров, Успехи физ. мет., 12, вып. 2: 209 (2011). Crossref
  32. В. В. Тихонович, Металлофиз. новейшие технол., 38, № 6: 763 (2016). Crossref
  33. K. Shubhank and Y. Kang, Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry, 45: 127 (2014).
  34. A. A. Bataev, N. V. Stepanova, I. A. Bataev, Y. Kang, and A. A. Razumakov, Metal Sci. Heat Treatment, 60, Nos. 3–4: 150 (2018). Crossref
  35. И. А. Батаев, Н. В. Степанова, А. А. Батаев, А. А. Разумаков, Известия высших учебных заведений. Физика, 60, № 6: 86 (2017). Crossref