ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Связь изнашивания со структурой металлов из "Износостойкие сплавы и покрытия " Одним из важнейших факторов, определяющих сопротивление металлических сплавов изнашиванию, является их структурное состояние, а также свойства, взаимное расположение, количественное соотношение и характер связи отдельных составляющих структуры. Большое значение имеют также процессы, постоянно н одновременно протекающие на поверхностях трения, как это показано ранее. [c.27] В настоящее время нет оснований утверждать, что имеются достаточные сведения о влиянии отдельных структурных составляющих на износостойкость металлов. Такое положение безусловно не способствует научно обоснованному выбору металлов и способов их термической обработки с учетом условий работы. [c.27] Получение указанного комплекса свойств, иногда даже противоречивых, практически невозможно в однофазном однокомпонентном и даже многокомпонентном сплаве, но вполне осуществимо в гетерогенном. При этом следует также учитывать, что для различных условий воздействия изнашивающих нагрузок оптимальная износостойкость создается при различных, но характерных для каждого конкретного случая структурных состояниях материала. Например, установлено, что при микроударном характере воздействия абразивных частиц и незначительной глубине изнашиваемых слоев (гидропесчаная смесь и средние скорости потока) структура металлов должна быть однородной, а также может содержать частицы упрочняющей фазы, равномерно распределенные в объеме металла [31]. [c.28] Доказано также, что структурно неоднородный материал изнашивается как одно целое, поэтому в процессе трения происходит перераспределение удельной нагрузки она увеличивается для более износостойких включений и уменьшается для менее износостойких 53]. [c.28] Сопротивление изнашиванию легированного металла обычно характеризуется двумя главными параметрами способностью металлической матрицы и карбидной фазы претерпевать превращения в поверхностных слоях, приспосабливаться к условиям трения и иметь минимальный износ. [c.28] В высоколегированных сплавах с большим количеством карбидной фазы матрица занимает по объему до 90%. Если исходить из теории износа, предложенной П. Н. Львовым, то необходимо стремиться к большему насыщению сплава твердыми карбидными частицами, так как в этом случае зернам абразива будет труднее выдавливать в сплаве канавки. Но в то же время это соотношение должно обеспечивать хорошую связь между фазами и способность матрицы удерживать карбиды в процессе изнашивания. [c.28] Стремление металловедов к увеличению степени дисперсности структурных составляющих для улучшения механических свойств сплавов при одновременном высоком сопротивлении изнашиванию приобретает очень большое значение. [c.28] Волковым проведены очень интересные исследования, в результате которых выяснено, что в условиях трения об обра-зивную поверхность модифицированные церием марганцовистые чугуны (5,6—12,9% Мп), имеющие практически одинаковые микроструктуры аустенита, карбидов и содержащие малые количества мартенсита и шаровидного графита, обладают одинаковой износостойкостью [19]. [c.28] На рис. 2 приведена схема основных направлений исследования связи изнашивания со структурой металлов и сплавов. В качестве примера рассмотрим влияние на износостойкость только аустенита. [c.28] Сплавы с нестабильной аустенитной матрицей проявляют значительно более высокую износостойкость, чем сплавы со стабильной основой. Высокое сопротивление изнашиванию первых объясняется значительными изменениями, происходящими в их поверхностных слоях в процессе износа (превращение аустенита в мартенсит, создание внутренних сжимающих напряжений, выделение мелкодисперсных карбидов по плоскостям скольжения, значительное перераспределение количеств структурных составляющих и т. д.). Износостойкость таких сплавов повышается при наличии однородной карбидной фазы, причем ее содержание выше у марганцовистого аустенита по сравнению с никелевым. [c.30] Сотрудники Уральского политехнического института выяснили, что в стали 95X18 увеличение количества нестабильного остаточного аустенита (в результате повышения температуры закалки до 1150—1200° С) значительно увеличивает сопротивление стали тепловому износу [9], Повышенная износостойкость стали обусловлена значительной теплостойкостью аустенита, его способностью к интенсивному деформационному упрочнению вследствие наклепа и протеканию у- а-превращения. [c.30] Исследования микроразрушений при абразивном износе на образцах сталей типа Х12Ф1, 20X13 после химико-термической обработки показали, что наиболее благоприятным для повышения износостойкости является сочетание в структуре аустенита и карбидов. Так, срок службы пресс-форм из сталей с такой структурой для прессования огнеупорных изделий увеличился в 4—6 раз. [c.30] Согласно исследованиям французских ученых сопротивление изнашиванию сталей с 12% Сг повышается при легировании ванадием вследствие частичной замены карбидов типа М7С3 на V (ми кротвердостью 27,5 кН/мм ) и увеличения концентрации хрома в матрице. Введение в сталь 2% ванадия уменьшает количество остаточного аустенита и повышает износостойкость (на 8—50%) п твердость. [c.30] Износостойкость высокохромистых сплавов с высоким содержанием углерода и нестабильной аустенитной матрицей при постоянном составе может изменяться в очень широких пределах и при одинаковой твердости и равном содержании карбидов может отличаться в несколько раз 52]. Увеличение количества карбидов в этих сплавах при одинаковой степени легированности повышает их твердость, но не всегда сопровождается снижением интенсивности изнашивания. [c.31] На степень стабилизации остаточного аустенита и ударную вязкость хромистых (до 18% Сг) и никелевых (до 15% Ni) сталей с различной концентрацией углерода существенно влияет температура отпуска. Снижение концентрации углерода в этих сталях уменьшает склонность аустенита к стабилизации и необратимой хрупкости. [c.31] Было выяснено, что интенсивность абразивного изнашивания хромистой стали определяется главным образом твердостью и износостойкостью ее основы (аустенита и мартенсита). По-видимому, наиболее высоким сопротивлением износу обладают стали, имеющие аустенитную или аустенитно-мартенситную структуру с равномерно распределенными первичными зернистыми карбидами. Износостойкость стали увеличивается, если твердый раствор при отпуске подвергается старению. Выделяющаяся при этом дисперсная карбидная фаза должна быть равномерно распределена во всем объеме твердого раствора, а не только по границам зерен. [c.31] Исследования стали 20Х после цементации и закалки в процессе износа пластин пресс-форм для изготовления огнеупоров позволили сделать вывод, что увеличение количества остаточного аусте-нита в структуре стали на 1 % приводит к снижению износостойкости деталей при работе в абразивной среде приблизительно на 1,2%. Для низколегированной хромистой стали 40Х после закалки с высокихм отпуском износ увеличивается с повышением температуры закалки, что объясняется ростом аустенитного зерна. [c.32] Румынские ученые определяли количество остаточного аустени-та в шарикоподшипниковой стали после закалки и отпуска 176]. Образцы, закаленные с температуры 850 С без отпуска, имели в структуре 10% остаточного аустенита. С увеличением времени отпуска при 180 С до 12 ч количество аустенита уменьшалось до 2,6%. Повышение температуры отпуска до 250 С приводило к уменьшению количества остаточного аустенита до 3% (при длительности 3 ч) даже при повышенных температурах закалки (900 и 1100° С). [c.32] Условия выплавки и микросостав шарикоподшипниковой стали ШХ15 существенно влияют на величину зерна аустенита и склонность его к росту при нагреве. Для сталей, полученных в открытых мартеновских и электрических печах, это зависит от содержания азота и алюминия и их количественного соотношения для сталей электрошлакового переплава — от состава применяемого флюса, определяющего содержание остаточного алюминия в металле для сталей после вакуумного дугового переплава величина зерна аусте-нита и прокаливаемость зависят от содержания алюминия и азота в исходном металле [15]. [c.32] Вернуться к основной статье