Випуски МФіНТ »  Том 48, випуск 4

Дослідження можливости виробництва ливарних матеріялів із твердих і зносостійких леґованих залізовуглецевих і «високоентропійних» стопів з використанням газового модельного процесу лиття

І. А. Небожак$^{1}$, В. Д. Бабюк$^{1}$, Р. А. Сергієнко$^{1}$, Є. А. Жидков$^{1}$, Є. М. Дзевін$^{2}$, О. В. Дерев'янко$^{3}$, І. А. Шалевська$^{1}$, Т. М. Чевичелова$^{3}$, В. П. Школяренко$^{1}$, О. Й. Шинський$^{1}$, А. М. Верховлюк$^{1}$

$^{1}$Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 34/1, 03142 Київ, Україна
$^{2}$Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
$^{3}$Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України, вул. Омеляна Пріцака, 3, 03142, Київ, Україна

Отримано: 28.05.2025; остаточний варіант - 15.10.2025. Завантажити: PDF

Описано методику випробування леґованих Fe–C-стопів і «високоентропійних» стопів (ВЕС) на зношування в умовах сухого тертя та наведено дані про лабораторну установку. Для порівняння із леґованими крицями та чавунами за ЛГМ-процесом (лиття за газифікованими моделями) одержано тестові зразки ВЕС, а тим самим на практиці доведено можливість їхнього ливарного виробництва. Із застосуванням металографічної аналізи виявлено особливості структуроутворення піддослідних виливків, а також визначено їхню твердість за Брінеллевою шкалою. Досліджено триботехнічні властивості литих зразків та експериментально встановлено, що на ці характеристики не впливає їхня твердість, яку було визначено за Брінеллевою шкалою. Проаналізовано залежності сили тертя ковзання й коефіцієнта тертя ковзання пари «виливок (вкладиш)–контртіло (вал)» від шляху тертя та виведено функціональні співвідношення типу Iq = f(τ) й iq = ϕ(τ), що аналітично описують як змінюються зношування та швидкість зносу піддослідного матеріялу, відповідно, на довільному відрізку часового інтервалу. Результати металографічної аналізи чавунних виливків показали, що мікроструктура матеріялу є характерною для мікроструктури леґованих чавунів зі спеціяльними властивостями, а мікроструктура литих зразків з криці залежить від мікролеґування та режиму їхнього термічного оброблення. Основними структурними складовими піддослідних ВЕС є однофазні (ОЦК, ГЦК) та багатофазні (ОЦК + ГЦК) тверді розчини, які у подальшому визначають їхні властивості. Графічна інтерпретація та математичне оброблення експериментальних даних показали, що структуру та властивості одержаних ВЕС, у першу чергу, визначає їхній хемічний склад.

Ключові слова: «високоентропійні» стопи, лиття, коефіцієнт тертя ковзання, контртіло, твердість, триботехнічні властивості, швидкість зносу.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v48/i04/0383.html

PACS: 61.66.Dk, 61.72.Ff, 62.20.Qp, 64.70.dj, 81.05.Bx, 81.40.Pq

ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. М. V. Kаrpec, О. М. Myslyvchenko, О. C. Маkаrеnkо, М. О. Krapivka, V. F. Gоrbаn, and А. V. Samelyuk, Problems of Friction and Wear, No. 2: 103 (2014) (in Ukrainian).
  2. М. V. Kаrpec, V. F. Gоrbаn, О. М. Myslyvchenko, S. V. Marchenko, and М. О. Krapivka, Electrometallurgy Today, No. 1: 560 (2015) (in Russian).
  3. М. V. Kаrpec, О. М. Myslyvchenko, О. С. Маkаrеnkо, М. О. Krapivka, and V. F. Gоrbаn, Fizyka i Khimiya Tverdoho Tila, 15, No. 3: 661 (2014) (in Ukrainian).
  4. N. A. Shaburova, M. A. Ostovari, S. N. Veselkov, M. V. Sudarikov, O. V. Samoylova, and E. A. Trofimov, Physical Mesomechanics, 24, No. 4: 28 (2021) (in Russian).
  5. М. V. Kаrpec, О. М. Myslyvchenko, О. С. Маkаrеnkо, V. F. Gоrbаn, and М. О. Krapivka, Powder Metallurgy, No. 5–6: 118 (2015) (in Ukrainian).
  6. R. A. Sergienko, O. A. Schereckij, A. M. Verkhovlyuk, and D. Yu. Matkovskij, Proc. of Symp. ‘Perspective Technologies, Materials and Equipment in Cast Production’ (Sept. 25–27, 2023) (Kramatorsk: 2023), p. 105 (in Ukrainian).
  7. I. A. Nebozhak, R. A. Serhiyenko, A. M. Verkhovlyuk, O. A. Shcherets’kyy, Ye. H. Byba, D. S. Kanibolots’kyy, V. D. Babyuk, and Ye. A. Zhydkov, Abstr. XIII Int. Conf. ‘Processec of Mechanical Treatment, Machines and Instruments’ (November 9–10, 2023) (Zhytomyr: Zhytomyrska Politehnika: 2023), p. 19 (in Ukraine).
  8. Fizyko-Khimichni Zakonomirnosti Protsesiv Oderzhannya Vylyvkiv z Vysokoehntropiynykh Splaviv [Physical and Chemical Regularities of the Processes of High Entropy Alloys Casts Obtaining] (Kyiv: FTIMS: 2023) (in Ukrainian).
  9. T. L. Kuznetsova and N. P. Brodnikovskij, Casting Proc., 154, No. 4: 58 (2023) (in Ukrainian).
  10. J. W. Yeh, Y. L. Chen, and S. J. Lin, Mater. Sci. Forum, 560: 1 (2007).
  11. Е. D. Таbаchnikоvа, М. А. Lаktiоnоvа, U. А. Sеmеrеnkо, C. E. Shumilin, А. V. Pоdоlskij, М. А. Тikhоnоvskij, J. Мishkuf, and K. Chah, Low Temp. Phys., 43, No. 9: 1381 (2017) (in Russian).
  12. М. V. Kаrpec, О. М. Myslyvchenko, О. S. Маkаrеnkо, V. F. Gorban, М. О. Krapivka, and А. І. Degula, J. Superhard Mater., No. 3: 52 (2015) (in Ukrainian).
  13. I. V. Luniov, Vysokoehntropiyni Splavy [High-Entropy Alloys] (Kharkiv: KhAI: 2024) (in Ukrainian).
  14. D. G. Duhota, Formuvannya Struktury Bahatokomponentnoho Splavu AlFeCrTiMoCoNi pid Chas Mekhanichnoho Leguvannya [Formation of the Structure of a Multicomponent AlFeCrTiMoCoNi Alloy During Mechanical Alloying] (Thesis of Disser. for Bachelor) (Kyiv: NTUU KPI: 2021) (in Ukrainian).
  15. I. F. Lihackij, Casting Proc., 157, No. 3: 53 (2024).
  16. I. F. Lihackij and М. М. Voron, Metal and Casting of Ukraine, 30, No. 3: 102 (2022) (in Ukrainian).
  17. V. S. Shuliak, Lit’e po Gazifitsiruemym Modelyam [Gas Model Casting] (Saint Petersburg: Professional: 2007) (in Russian).
  18. D. I. Garkunov, Tribotekhnika [Tribotechnics] (Moskva: Mashinostroenie: 1985) (in Russian).
  19. M. V Kindrachuk, E. A. Kulgavij, O. L. Shevchenko, and A. P. Danilov, Proc. of NAU, 1, No. 1: 102 (2009) (in Ukrainian).
  20. E. A. Kulgavij, Problems of Tribology, No. 3: 51 (2003) (in Russian).
  21. M. V Kindrachuk and E. A. Kulgavij, Proc. of NAU, No. 4: 67 (2005) (in Russian).
  22. M. V Kindrachuk, E. A. Kulgavij, D. I. Perro, and V. O. Podlesnij, Proc. of NAU, 4, No. 4: 32 (2009) (in Ukrainian).
  23. I. A. Nebozhak, V. G. Novyckij, O. J. Shinskij, and V. P. Gavryliuk, Sci. Treatment Metal., No. 2: 62 (2004) (in Russian).
  24. I. A. Nebozhak, Ya. I. Nebozhak, V. V. Peresenchuk, and O. Y. Shynskyy, Metal and Casting of Ukraine, 29, No. 4: 30 (2021).
  25. I. A. Nebozhak, V. H. Novyts’kyy, O. V. Derev’yanko, D. S. Kanibolots’kyy, and A. M. Verkhovlyuk, Metal and Casting of Ukraine, 31, No. 3: 8 (2023).
  26. I. A. Nebozhak, V. G. Novytskyi, Ie. M. Dzevin, and A. M. Verkhovliuk, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 46, No. 5: 385 (2024).
  27. DSTU 2825-94. Rozrakhunky Mitsnosti ta Vyprobuvannya. Terminy ta Vyznachennya Osnovnykh Ponyat’ [Strength Calculations and Tests. Terms and Definitions of Basic Concepts] (in Ukraine).
  28. G. S. Pisarenko, O. L. Kvitka, and E. S. Umanskij, Opir Materialiv [Resistance of Materials] (Kyiv: Vyshcha Shkola: 1993) (in Ukrainian).
  29. O. V. Mylnikov, Opir Materialiv [Resistance of Materials] (Ternopil: Vydavnyctvo THTU: 2022) 257p.
  30. L. S. Malinov, N. A. Solidor, and V. A. Milentiev, Vliyanie Mikrolegirovaniya i Razlichnykh Rezhimov Termoobrabotki Stali 70KhL, Obespechivayushchikh Povyshenie eyo Mekhanicheskikh Svoystv i Abrazivnoy Iznosostoykosti [The Influence of Microalloying and Various Modes of Heat Treatment of 70ХЛ Steel, Which Provide an Increase in its Mechanical Properties and Abrasive Wear Resistance] (Rostov-na-Donu: GOU RGASHM: 2008) (in Russian).
  31. V. P. Gavryliuk and V. G. Novickij, Metodika Opredeleniya Iznosostoykosti Materialov v Usloviyakh Treniya Skol’zheniya na Mashine Treniya M22M [Methodology for Determining Wear Resistance of Materials under Sliding Friction Conditions on a M22M Friction Machine] (Kyiv: FTIMS: 2002) (in Russian).
  32. V. G. Hyshnijak and V. I. Korol, Fizyka i Khimiya Tverdoho Tila, 4, No. 1: 161 (2003) (in Ukrainian).
  33. L. I. Kuksenova, V. G. Lapteva, A. G. Kolmakov, and L. M. Rybakova, Metody Ispytaniya na Trenie i Iznos [Friction and Wear Test Methods] (Moskva: Intermet Ingeneering: 2001) (in Russian).
  34. O. V. Zakalov and I. O. Zakalov, Osnovy Tertya y Znoshuvannya v Mashynakh [Basics of Friction and Wear in Machines] (ТNТ Puliyja: 2011) (in Ukraine).
  35. E. T. Mamykin and A. I. Yuga, Powder Metallurgy, No. 1: 67 (1973) (in Russian).
  36. I. V. Kargelskij, M. N. Dobychin, and V. S. Kombalow, Osnovy Raschetov na Trenie i Iznos [Basics of Friction and Wear Calculations] (Moskva: Маshinostroenie: 1977) (in Russian).

Ліцензія Creative Commons
Цю статтю ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons із зазначенням авторства — без похідних 4.0 Міжнародна
© 1979 «Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України»