Наведено результати дослідження зносостійкості сплавів на основі заліза за умов, що імітують роботу помольних тіл у млині барабанного типу. Проаналізовано вплив типу металевої матриці та хімічного складу сплавів на опір зношуванню, сформульовано рекомендації щодо вибору оптимального матеріалу для молольних тіл.

Приведены результаты исследования износостойкости сплавов на основе железа в условиях, имитирующих работу помольных тел в мельнице барабанного типа. Проанализировано влияние типа металлической матрицы и химического состава сплавов на сопротивление изнашиванию, сформулированы рекомендации по выбору оптимального материала для мелющих тел.

The results of research of wear resistance of alloys based of iron in conditions simulating work of grinding bodies in a drum-type mill are given. The influence of a metal matrix and chemical compound of alloys on resistance to wear is analyzed, the recommendations for the choice of an optimum material for grinding bodies are formulated.

Проаналізовано результати дослідження впливу циклічного навантаження на інтенсивність зношування сталі 45 у разі односпрямованого ковзання в контакті з контртілом із цієї ж сталі. Показано, що наявність низького та високого рівня циклічного навантаження у порівнянні з межею витривалості призводить до зниження триботехнічних характеристик досліджуваної сталі, що зумовлене погіршенням умов ковзання в контакті внаслідок пошкодження від утомленості у поверхневому шарі. Періоди початкового зміцнення, зародження тріщини й її зростання, що характерно для "чистої" утоми, мають місце на залежностях інтенсивності зношування від числа циклів навантаження за умов накладення утоми та тертя.

Викладено результати випробувань на абразивну зносостійкість сплавів залежно від температури абразиву. Показано, що за температур абразиву, вищих 65 <$E symbol Р>C, найбільш прийнятними до застосування в деталях розмольного обладнання є сплави типу 150Х22Ю20, а температур абразиву, нижчих 65 <$E symbol Р>C, - сплави типу Х19ГД і 250Х19ДМ.

Методом микроспектрального анализа изучено изменение химического состава тонких приповерхностных слоев металла в поверхностях трения после изнашивания сплавов чугуна, легированного медью и серой, в контакте с закаленной сталью 5. Данные об изменении состава поверхностных слоев металла до 3 мкм свидетельствуют об интенсивном процессе взаимного массопереноса атомов элементов, входящих в состав, как за счет микродиффузии, так и адгезии.

Інтенсивність зношування наводнених зразків високоазотних холоднодеформованих марганцевих сталей вп'ятеро вища, ніж ненаводнених. Розміри продуктів зношування без наводнювання становлять 25 - 40 мкм при P = 400 Н та 40 - 100 мкм, якщо Р = 500 Н. У наводнених зразків - більше 350 мкм за навантаження 250 Н і 600 - 1000 мкм при P = 400 Н. Морфологія продуктів зношування демонструє відмінний мікрорельєф, який свідчить про різні механізми руйнування під час формування частинки за умов тертя. На продуктах зношування виявлено ямки, з яких, ймовірно, викришились частинки, що містять інтерметаліди <$E sigma>-типу, карбіди, нітриди, що спричиняють зародження тріщин як за тертя ковзання, так і тертя кочення.

Розглянуто питання підвищення абразивної й ударно-абразивної зносостійкості поширених промислових сталей і чавунів, а також розроблених за рахунок раціональних режимів обробок, що використовують внутрішні ресурси самого матеріалу в процесі деформаційного мартенситного перетворення. З метою підвищення зносостійкості матеріалів, які функціонують за умов абразивного або ударно-абразивного зношування, обгрунтовано перспективність використання вперше запропонованого І.М.Богачевим принципу одержання у структурі сталей і чавунів метастабільного аустеніту, що під дією навантаження перетворюється у мартенсит деформації. Встановлено залежність абразивної, ударно-абразивної зносостійкості та механічних властивостей від кількості та стабільності аустеніту, одержаного з використанням різних режимів обробок. Для визначення зносостійкості враховано коефіцієнт динамічності. Виявлено, що сучасне наукове положення про підвищення зносостійкості за умов абразивного впливу за допомогою мартенситно-карбідної структури з високою твердістю не завжди вірне. Зазначено, що у розглянутих випадках за <$Eroman {K sub д }~=~1,1> для забезпечення високого опору абразивному впливу необхідно одержувати у структурі поряд з іншими складовими (відпущеним мартенситом, нижнім бейнітом і карбідами) більшу кількість метастабільного залишкового аустеніту (<$Esymbol Г ~25~%>), який майже повністю перетворюється у мартенсит деформації під впливом абразивних частинок,

Розроблено моделі прогнозування зносостійкості металу C - Mn - Cr - Ti - Si, визначено взаємозв'язок хімічного складу з абразивною зносостійкістю. Проаналізовано закономірності формування структури і властивостей зносостійкого металу системи C - Mn - Cr - Ti - Si. Розглянуто загальну схему утворення тріщин затриманого руйнування і відшаровування в зоні сплавлення і проплавлення: наклеп метастабільного аустеніту внаслідок тимчасових деформацій, а також зміна деформацій і напружень за бейнітного і мартенситного перетворень, відношення інтенсивності виділення енергії пружних деформацій до опору зростанню тріщин. Досліджено, що структура з маловуглецевого метастабільного аустеніту, як основи, в поєднанні з дисперсною зміцнюючою фазою карбіду титану (~10 %) забезпечує найбільш високу здатність до зміцнення і зносостійкість. Визначено склад наплавленого металу типу 100Х9Г8Т4С, який в комплексі забезпечує оптимальні показники зносостійкості і стійкості до утворення тріщин (у дослідженому діапазоні концентрацій) і призначений для відновлення деталей за умов інтенсивного абразивного зношування.

Визначено роль параметрів структури поліпшених сталей в процесах зношування. Зазначено, що наявність у структурі даних сталей особливостей, які наближують їх за характером розподілу фаз, співвідношенням їх механічних характеристик і розмірами до узагальненої моделі контакту, також сприяє підвищенню зносостійкості. Визначено можливості поліпшених сталей щодо формування відповідних структур внаслідок гартування за різних температур та відпуску за рахунок утворення у ході гартування мартенситів двох морфологічних типів - пакетного та голчастого. Останній сприяє утворенню у процесі відпуску скупчень карбідних виділень уздовж мікродвійникових границь всередині кристала та появі локальних об'ємів з підвищеною мікротвердістю. Доведено, що наявність голчастих кристалів, які за розмірами та розподілом наближуються до параметрів узагальненої моделі контакту за умов тертя, підвищує зносостійкість сталей.

Досліджено зносостійкість сплавів системи Fe - C у максимально можливому діапазоні вмісту вуглецю. Установлено, що зносостійкість металевої основи залізовуглецевих сплавів у порядку збільшення утворює ряд: ферит - мартенсит - аустеніт. Показано, що цей ряд зберігається у широкому діапазоні швидкості ковзання зразків по абразиву та температури зношуваної поверхні. Досліджено вплив легування на зносостійкість метастабільного аустеніту. На прикладі легування хромом і марганцем реалізовано принципи створення зносостійких сплавів. Показано, що для одержання високої зносостійкості аустенітних сплавів необхідно забезпечити підвищений вміст вуглецю за мінімального вмісту легувального елемента.

Розв'язано актуальну науково-технічну задачу вдосконалення хімічного складу та мікроструктурного стану з метою підвищення ударно-абразивної зносостійкості сталі. Досліджено зносостійкість 30-ти сталей і чавунів різних класів і ступеня легованості. Показано, що рівень зносостійкості більшою мірою визначається мікроструктурним фактором, а не хімічним складом і корозійною стійкістю сплаву, що забезпечує економнолегованим сталям найбільшу ефективність з урахуванням співвідношення "зносостійкість - ціна". Максимальну зносостійкість забезпечено аустенітно-мартенситною структурою з переважною долею (65 - 75 %) залишкового аустеніту, схильного до деформаційного мартенситного перетворення. Розроблено нові сталі 115ХГ2С1Ю, 75ХГ2С1ЮД1, 75Г2С з підвищеним опором зношуванню у водяних розчинах солей, кислот, лугів з pH від 1 до 14. Сталь 75Г2С впроваджено у виробництво у ВАТ "Азовсталь". Її застосування забезпечило зниження питомої витрати куль на 12 - 22,2 % за умов Центрального гірничо-збагачувального комбінату.

Представлены результаты оценки эффективности использования различных сталей и чугунов в качестве материала для мелющих тел, работающих в условиях ударно-абразивно-коррозионного изнашивания. Показано, что с учетом соотношения "износостойкость - стоимость" наиболее эффективным является применение низколегированных заэвтектоидных сталей, термообработанных на аустенитно-мартенситную структуру.

Проведен обзор работ, в которых рассмотрено влияние механических характеристик, химического состава, параметров микроструктуры на износостойкость сталей. Показано, что металловедческий подход к вопросам трибологии является одним из основных путей для существенного повышения эксплуатационных свойств подвижных соединений.

Исследована износостойкость высокоазотистых марганцевых сталей в паре со сталью 1.0503 в условиях сухого трения качения (с 15 % проскальзываем) при добавлении в контакт слоистых порошковых материалов из сплавов (GaSe)0,75In0,25, (GaSe)0,25In0,75. Выявлено, что в эвтектическом сплаве (GaSe)0,25In0,75 в процессе трения происходят фазовые превращения с образованием на поверхности трения новых металлсодержащих оксидных фаз. Добавление в зону контакта трибосопряжения порошков сплавов <$E ( roman GaSe ) sub x {roman In} sub 1-x> позволяет значительно снизить интенсивность износа стальных поверхностей за счет образования защитной пленки.

Приведены результаты исследований по получению в стали ДИ42 многофазной метастабильной структуры (отпущенный мартенсит, карбиды, остаточный аустенит), самотрансформирующейся при нагружении для повышения ее механических свойств и абразивной износостойкости.

Изучено влияние закалки и отпуска, а также термообработок путем межкритического отжига на микроструктуру и характеристики износа при сухом трении скольжения порошковой стали с добавкой 1 вес. % Si. Экспериментальные результаты показывают, что в образцах, подвергнутых межкритическому отжигу, получается смесь частично преобразованного феррита, мартенсита и перлита. По-видимому, эта смесь образовалась благодаря сдвигу температуры Ac1 добавкой кремния, образующей дополнительный цементит. В образцах, подвергнутых закалке и отпуску, получались полностью отпущенные мартенсит и феррит благодаря повышению температуры Ac3 добавкой Si. Видно также, что скорость изнашивания в образцах, подвергнутых межкритическому отжигу, выше, чем в подвергнутых закалке и отпуску. Более высокая скорость изнашивания в образцах, подвергнутых межкритическому отжигу, обусловлена твердыми мартенситными островками, погруженными в мягкую ферритовую матрицу.

Надано результати досліджень процесів зношування ферито-перлітних сталей. Запропоновано імітаційну модель структури, яка у разі використання методу скінченних елементів дозволяє проводити вибір оптимальної кількості твердої складової в сталі, що забезпечує підвищення її зносостійкості.

Розглянуто комп'ютеризацію експериментальної установки типу "Amslera" для дослідження зносостійкості евтектичних композиційних дисперсійно-зміцнених матеріалів системи Fe - Mn - C - B.

Представлены результаты исследований износостойкости сталей и чугунов при абразивном изнашивании в широком диапазоне условий трения. Показано, что высокая износостойкость может быть достигнута не только за счет повышения объемной доли карбидных фаз в структуре сплавов, но и благодаря получению матрицы высокоуглеродистого нестабильного аустенита. Исследовано влияние широкого спектра параметров трибосистемы на износостойкость нелегированных и легированных железоуглеродистых сплавов в различном структурном состоянии.

Показано, что износостойкие поверхностные сверхмелкозернистые слои трения являются продуктом многоразового наслоения на контактирующие поверхности прилегающих к пятнам контакта микрообъемов металла. Интенсивная пластическая деформация наслаивающегося металла приводит к значительной фрагментации его структуры, растворению имеющейся в исходных металлах карбидной фазы и насыщению металла кислородом при трении в водной среде. Введение в воду концентратов смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) вызывает дополнительное насыщение наслаивающегося металла атомами углерода, фосфора, серы и хлора. Это приводит к тому, что введение в воду концентратов СОЖ "Аквол-15П" и "Синтал-2" увеличивает толщину поверхностных слоев трения в 6 - 8 раз и сокращает время, необходимое для перехода пар трения в стационарный режим работы с минимальными износом и коефициентом трения, в 1,5 - 2 раза. Насыщение изноостойких поверхностных слоев трения атомами фосфора и серы при использовании СОЖ с активными антизадирными и противоизносными присадками на основе этих элементов снижает их стойкость к разрушению в условиях многократно повторяющихся термомеханических ударных нагрузок. Насыщение поверхностных слоев трения атомами хлора при использовании СОЖ с активной хлорсодержащей присадкой не снижет трещиностойкость этих слоев.

Індекс рубрикатора НБУВ: К413.25 + К222.062.8

Рубрики:

Абразивний, гідроабразивний знос машин і механізмів

Зносостійкість заліза та його сплавів

Шифр НБУВ: Ж16166 Пошук видання у каталогах НБУВ 
Повний текст  Наукова періодика України