В зависимости от нагрузки

ОСОБЕННОСТИ ТРИБОЛОГИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ АЗОТИСТЫХ ПОКРЫТИЙ В СРАВНЕНИИ СО СТАЛЯМИ 110Г13 И Х18Н10

Тагильцева Д.Н., Наркевич Н.А. *

Томский политехнический университет, Томск, Россия

*Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, Томск, Россия

[e-mail]

Абразивная износостойкость аустенитных сталей и покрытий определяется их способностью наклепываться за счет структурно-фазовых превращений в про- цессе изнашивания и зависит от скорости и величины деформации рабочего по- верхностного слоя.

При испытаниях материалов с аустенитной структурой по схеме шарик ВК6

– диск были получены данные о зависимости интенсивности изнашивания, коэф- фициента трения, фрикционного упрочнения, модуля упругости рабочего слоя от величины нагрузки. Помимо этого, в работе исследованы корреляция шероховато- сти, величины пластического оттеснения и износостойкости, а также топография поверхности трения.

Износостойкость покрытия, наплавленного порошком стали 60Х24АГ16, в интервале нагрузок на контртело 1-5 Н уступает износостойкости стали 110Г13, а c нагрузкой больше 5Н превосходит, при существенном снижении коэффициента трения от 0,6 до 0,4. Такой характер изменения зависимости коэффициента трения в исследуемом диапазоне нагрузок в других материалах с аустенитной структурой: сталях 110Г13, Х18Н10 не наблюдается. В азотистых композиционных покрытиях, содержащих в структуре мультиразмерные частицы V(C,N), в диапазоне нагрузок 1–10 Н коэффициент трения снижается от 0,72 до 0,62.

Существенные отличия свойств поверхностного рабочего слоя материалов с аустенитной структурой замечены при наноиндентировании. Твердость и модуль упругости, измеренные в дорожках трения сталей 110Г13 и Х18Н10, при увеличе- нии нагрузки изменяются немонотонно. До определенной нагрузки они растут, за- тем происходит резкое снижение. Рабочий слой материала покрытия с аустенитной структурой, легированной азотом, во всем диапазоне исследованных нагрузок не- прерывно упрочняется, что обеспечивает высокое сопротивление изнашиванию.

Наиболее стабильную аустенитную структуру имеет сталь Х18Н10 и самую низкую износостойкость. Высокое фрикционное упрочнение поверхностного слоя стали 110Г13 в процессе трения связано главным образом с интенсивным двойни- кованием, деформационным старением и образованием мартенсита деформации. Уменьшение фрикционного упрочнения стали Гадфильда при больших нагрузках обусловлено, вероятно, сменой механизма деформации от двойникования к скольжению при повышении температуры в зоне контакта трущихся поверхно- стей.

Покрытия, полученные электронно-лучевой наплавкой порошка азотистой стали 60Х24АГ16, при высоких нагрузках имеют самые низкие скорость изнаши- вания и коэффициент трения и высокую эффективную твердость. Азотистый ау- стенит, в отличие от марганцевого и хромоникелевого, при увеличении нагрузки и повышении температуры в зоне контакта не разупрочняется. Высокопрочное со- стояние рабочего поверхностного слоя достигается превращению метастабильного аустенита в a-мартенсит и e-мартенсит деформации.

Дата добавления: 2017-01-14