Трибологічні характеристики литих 120X15, 120X15Ю і стандартної 20X13 сталей в умовах граничного тертя
Processy litʹâ, 2019, Tom 135, №3, p.59-66
Ключові слова:
хромиста сталь, граничне тертя, вторинна структура, інтенсивність зношуванняАнотація
Поступила 10.04.2019
УДК 669.141.25:539.62
У статті представлено результати дослідження трибологічних характеристик і процесу формування вторинної структури деформованої 20Х13 і литих 120Х15, 120Х15Ю сталей в умовах граничного тертя (в зону тертя подавалася вода). У початковому стані мікроструктура сталі 20Х13 являє собою ферито-карбідну суміш, яка складається з високохромистого фериту та карбіду типу Cr23C6, а литих сталей 120Х15 і 120Х15Ю – ферито-карбідну суміш, що складається з високохромистого фериту та карбіду типу Cr7C3 з евтектикою (α + Cr7C3) по границях зерен.Випробування зразків на зношування в умовах тертя ковзання проводили за схемою вал (контртіло) – вкладиш (зразок). Швидкість ковзання становила 1 м/с, а питоме навантаження 5 МПа. Фазовий склад і параметри тонкої структури робочої поверхні досліджуваних сталей до і після випробувань на тертя визначали за допомогою рентгеноструктурного аналізу в залізному Kα-випромінюванні. Встановлено, що інтенсивність зношування литої сталі 120Х15Ю в 3 і 2 рази менше, ніж сталей 20Х13 і 120Х15, відповідно. Слід зазначити, що в поверхневих шарах сталі 20Х13 після тертя не спостерігається α↔γ перетворення, і дисипація енергії тертя здійснюється за рахунок теплових полів і зміни тонкої структури α-фази. Структура поверхневих шарів литих сталей 120Х15 і 120Х15Ю зазнає більш суттєвих змін в процесі граничного тертя, і, в даному випадку, вихідна α-фаза має більшу здатність до накопичення енергії ззовні за рахунок зміни тонкої структури без руйнування. Додатковим фактором для дисипації енергії тертя є протікання α↔γ перетворень в поверхневих шарах тертя литих сталей. При цьому для литої сталі 120Х15Ю встановлюється динамічна рівновага між α- і γ-фазами, і встановлюється практично рівність щільності дислокацій в α- і γ-фазах. Це обумовлює підвищену зносостійкість литої сталі 120Х15Ю в порівнянні з іншими. Отримані результати можуть бути використані при розробці литих сталей для деталей проточної частини уніфікованих відцентрових насосів типу ЦН 50 та ін.
Посилання
Tikhonovich, V. I. (1993) Development of new cast wear-resistant iron-chromium carbon alloys for mechanical engineering by controlling their structural state: Thesis abstract. Doctor of Technical Sciences. Kiev, 35 p. [in Russian].
Kirievsky, B. A. Tikhonovich, V. I., Zatulovsky, S. S. et al. (1969) Use of modified chromic cast iron to increase the durability of parts of seal assemblies of hydraulic machines. Lityye iznosostoykiye materialy. Kiev: Naukova Dumka, pp. 87–101 [in Russian].
Balter, M. A. (1978) Hardening machine parts. Moscow: Mashinostroenie [in Russian].
Shur, E. A., Kleshcheva, I. I. (1978) Structure and properties of white layers formed at high velocities of friction. Materials Science, vol. 14, no. 3, pp. 280–284 [in Russian].
Babei, YU. I. (1976) Anomalous acceleration of diffusion in white layer formation. Materials Science, vol. 11, no. 4, pp. 481–483 [in Russian].
Korshunov, L. G., Mints, R. I. (1972) Investigation of the wear resistance of metastable austenitic steels under dry sliding-friction conditions. Materials Science, vol. 5, no. 5, pp. 461–464. [in Russian].
Babei,Yu. I., Khitarishvili, M. G., Terekh, O. I. (1975) Effect of carbon on the resistance of a surface hardened layer to stress corrosion cracking. Materials Science, vol. 9, no. 1, pp. 107–109.
Markovskiy, E. A., Kirievsky, B. A. (1974) Changes in the chemical composition of surface layers of alloys deformed by friction. Problemy treniya i iznashivaniya, no. 6, pp. 105–112 [in Russian].
Polishchuk, I. E. (1975) Effect of doping with a large amount of manganese, molybdenum, vanadium on the structure and wear resistance of chromium steel. Lityye iznosostoykiye materialy. Kiev: Institute of Casting Problems of the Academy of Sciences of the Ukrainian SSR, pp. 47–49 [in Russian].
Sidorin, I. I., Dolgova, N. A., Malyukov, V. P. (1969) Study of wear-resistant high-alloyed chromium steels. Izvestiya Vysshikh uchebnykh zavedeniy. Mashinostroyeniye, vol. 3, no. 10, pp. 133–139 [in Russian].
Novytskyy, V. G. (2004) Effect of nickel on the wear rate of Fe-Cr-C-Ni steel under sliding friction. Tribotest journal, vol. 10, no. 3, pp. 264–274 [in Russian].
Gorsky, V. V., Ivanova, E. K., Tikhonovich, V. I. еt al. (1981) Surface friction layers and wear resistance of 130Kh15-alloyed vanadium steel. Treniye i iznos, vol. 2, no. 2, pp. 277–282 [in Russian].
Vedenyapin, G. V. (1967) General Methodology of Experimental Study and Treatment of Experimental Data. Moscow: Kolos [in Russian].
Gindin, I. A., Starodubov, Ya. D., Aksenov, V. K. (1980) Structure and strength properties of metals with extremely distorted lattice. Metallofizika, vol. 2, no. 2, pp. 49–67 [in Russian].
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 В. Г. Новицький, С. Я. Шипицин, В. Л. Лахненко, В. А. Локтіонов-Ремізовський, Н. А. Кальчук
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
