автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Разработка и исследование порошковых износостройких материалов с метастабильной структурой

РГО OA

; _______ . МШ1СТЕРСТВО ОСВ1ТИ УКРА1НИ

ЗАПОКЗШЙ ОРДЕНА "ЗНАК ПОШАНИ" ШИНОБУД1ВНИЙ 1НСТ1ГГУТ ш. В.Я.ЧУБЛРЯ

На правах рукопису IBAHOB Irop Парлогич

P03P0SKA ТА ДОСЛЩЖЕННЯ ПОРСИКОВИХ ЗН0С0СТ1ЙКИХ MATEPïAJilB 3 МЕГАСТАБIЛЬШЮ СТРУКТУРОЮ

Спецгальшоть 05.02.01. - Матерхелознавство в ыаиинобудуваннт

(промисловгсть)

Автореферат

г.исертацт! на эдобуття вченого ступе.чя кандидата техктчних наук

Запортя*« - 1993

Рсбота викопана у Запор13ькому ордена "Знак Пошаня" машинобуд1вноыу тституп ш. В. Я. Чубаря.

Наукэвий кергвник: Академ!к А1Н УкраТни, доктор техшчних наук, професор В.С.ПОПОВ

Офщтйнг опонвнти: доктор твхнтчних наук, с.н.с. И.Ф.ТЕРНОВИй

кандидат техшчннх наук, а.и.с. Г.П.ЫАЛШЕВ

Прсвхдна орга>пзащя: 1ЕЗ ш. С.О.Патона АН УкраТни

Захист вIдбудетьоя " /Г* /¡/ОТОГО 1994 р. о 15.00 год. на зестданш спац1вл!эованоТ вченоТ ради Д.08.02.01 у Запор1эь-кому ордена "Знак По пени" маюинобудтвкоцу хнституп хм. В.Я.Чу-баря зе адресов: 330063, м. Задор1**я, ГСП-39, вул. фховсько-го, 64.

3 дисертацтво «южна оэнайоиитися у бтблтотец! 1нетит,уту,

Автореферат ро81сланий "_"_199 р.

Вчв.чиА свкратер спбщал1зоганоТ вчено* ради, доктор техшчних наук, професор

1.11. ВОЛЧОК

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальктсть гсроблеми. Одним э найпажливтших эавдснь катер!-$лозна»ства г створання мэтертал1а, якг ефективно протксторть зно-пуванню.

Вгдомт методи шдвицзння зносооттЯкос-п матвр1алгв можливо . |ллсвно рсзд!лити на два основних наирямяи: збгльоення млькостг твердо! фази в структур! та п;двищчняя зносост1йкоэт1 матриц:, яка ■римас в сотверду фазу.

Однсчасне викориетання обох нлпрямшв дозволило б значно пгд-юти рхеень знососпйкостт розроблпваних нових мзтергал!в. Однак, тосовно зитих та термомвхамчно зьпцноних сплавгв на основ! эалг-а з метестабт льяоп структурою (гплави з такою йтруктурол кають айвищу знососпйпсть при абразивному эногауваинх) сполучення обох аирямктв ускладкчеться- процесями дифузтИного взаемообмтну хштч-кн оламентами мгж фазовииа складовими сплаву в процасх його ви->товлзмня та терпгчно? обробки. Активна взавыорозчинення фаз не >заоляе зм!нюв&ти итльшсть т ямсть твердил с полу к в структур! ¡лаву баз змтни складу та структур и матриц; (твердого розчинг). му, у РИПЯДКу ЗС'ГЛЬШвННЯ К1ЛЫСОСТТ тгердоТ фази а структур! лаву, по еярике шдвкщеннп його знососттйкостг, оптр до зноауван-матркцт знижуеться I його зьгалькз знососпЯкють иояв звтьху-гись позначно, не зшнвэатисъ аОо нав!ть знияувзтись.

Одним з моялиних засобгв ргшеннл проблей»; створеиня зиосостхП-? м9Тор!ал1В з одночасгеш використаннчм обох Н5пр.<мкт птдвиавмня >соеттйкост1 ч роэробка порошков:« матерхалтз з иегзстаб:льнол )гктурои. В цьсму эипадку !снус мо«либ!сть насячеиня мзгриц1-л."п-i мЕтертлу тзердими сполукамл, якт мзжуть вюдитись е кеТ эломч.

Зв"яэкоч р таких знасссттйких порсдко?их мэ??ргал1Х Порсл??:-

тивно еикористання тершчио оброблюваних хромистих сталей зт структурою катаетбб1лького оалиакового аустенгту. Практична використанн* таких стэлеЯ показало Чх високу ефектившсть для виготовлення деталей, як: тдяягапть чнашуианно в еередовищ1 абразиву, оскхльки р!~ вень знососпйкост! цих сталей у раэ| метастабхльноУ структури матриц! та кглькоеп карбхдю не бшьша 12 % (стаях тиду Х12) дор!внив

а тнколи I перавищуе ргвонь зносоеп йкос?1 сталей типу РХЭ. « '

Однак реаятзащя роб!* у нагфямку розробви порошкевих мптерта-Л1В я мвтастебгльно'п структурою стримувться деиглькома невиртшаниия питаниями.

0

До топартнього часу доел г дни ками, як! працюить у галузт роз-робки порошкоьих зносост'йких матер»ал!В на основ! залхза, ие ст воровались иатар:али з метастабхльноп аустеигто-мартонситноо структурою. Тому досх не визначено вплив тицу шихтових коьшоиенттв н* ыож-лив1сть одержаннк за допомогою твршчноТ обробка в структур! порошкового матер]алу ыотастаб1хьного заякыкового аустошту. В зв"паку э цнм нема слдоцрп про властивэстг залишкоеого аустешту (тверд!сть, спрсмс эпсть до авретворонь у маргзнсит двформащУ прм знощуваннт та 1Н.) в всрошкоэих ыатерхадах. Не достатньо швно доелгджено питания про вшшэ ртвня розчинносп твердо! фаэи, яка дошщуеться у ав'явку, на структуру та аносоепйкгсть порошкового матер:алу; «плие еп:вв1Дномеинл кхдькоеп аз"яэки та твердо! фазы, яке дозио-¿яе матер!алу мат» виеоку сароколнсть протистояти абразивному змощу ванне.

Таким чином, роароОка та досд»дкання влаетивостей порогакових цат<ф1&л1» а мэтастабзльною структурой « актуальним аавдашяк.

Пета те ооновнг давления дослишчнь. Гэга роботи - розробка сорлчкоа« иат1уиая1в :»г структурою, яка эдатна до зигцненмя в пра-

цвет зношування.

Для досягнвкня цтсТ мети були поставлен! та виршент основш еаедання:

1. Роэробити пороачовт карбтдосталт 31 эв"язхов з хромидтих сталей, структура котрих мае спромогисть до доформацтИного фазового змщнення в процес! зношування.

2. Досл1дити валив типу шихтових кожюнентхв на структуру I энососттйктсть аорошкових хромистих сталей.

3. Встановити властивосп эалишкового аустентту поролкових хромистих сталей.

4. Визначити вялив р!внл роэчинностт твердо! фази на структуру та энососттЯкють карбтдосталвй.

5. Дослтдити впдив розмтру порошинок за"язки та ктлькостт твердо! фааи на анососпйкють карбтдосталвй.

6. Визначити галузь рацюнального використання розроблених матвр1ал!в

Наукова новизна. Розроблент принципов! основи створвння зно-сост1йких матартйлтв в яких поеднуються за цопомогоо методу порош-ковоТ металургтТ позитивы! властивост! високозносост!йких карбт-дтв I матриц!, здатноТ, одночасно з утриианням в собт карб!дтв, эм!цн»ватись в процест зношування за рахунок фчзових переюорень эалишкового аустентту в мартенсит двформацтТ.

Встановлено аплив розм!ру порошку зв"/пки та ктлькостт кар-бтдтв титану на змтну зносост!Йкостг карбтдзсталей з метастаб!ль-ноо структурою.

3"ясовано, що пгдвищэння твераостт абразиву э 12 П!а (шамот) ао 35 ГПа (карбтд кремыю) викликае вэасаояомхну «астин процес»в

ш>д|двфоршщИного руйнуьання поьерхш тер?я та И прямого рг-авння часткаш абразиву в мехамзш знощуьання карбтдостаяей з метастабиишоп структурою.

Практична шнщсть. Карб!достал! з метастаб!льнов еустенг-то-ыартенситноо струкгуроп в 1,5 - 9 разхв (в залещосп В1Д кг-яькоет! карбшв титану в матвр!ал1) паревицувть зносост!ЙК1сть (нструментальних сталей .лсля тершчноТ або хшисо-тертчноТ об-робкк при зноиуяанн» в середоьини еиектрокорунду. Ртвонь зносэ-СТ1НКОСТ! карб(достал! з 50 % об. кар^тду титану сягев або пере-вищуе р]вень энососпйкост! стандартного твердого сплаву ВК15.

Розрсбтен! карб1достал! застосоьан! длл виготовлення кврн1в прес-фэра облацнання пресування ишфувальних круп в на конце;»» "Запоршабразив".

Апробашя роботи. Основы результати роботи допошдались на 1У т У Всзсошшх науково-тахншних конфароынях "Нов1 конструкцией стал! та сплави I иетоди обробки для птдвящення надтй-иосп та ДОВГОВ1ЧНОСТ! вирой!в" (Запор!;1жя, 1989-1992 р.), 23 Всесоюзному науково-техншному семинар! "Нанесения, зшцкення та алистивост] эахисних покритть на кеталах" (1вано-Фраик!воьк,

1990 р.), на науково-техшчних конференцшх "Напрякки шдвищення якост! та над!йносп деталей а порооконих катер!ал 1 в" (Барнаул,

1991 р.), "Як1сть та надШнють вуэл!в тертя" (Хмельницький,

1992 р.).

Пу6--мкшт1. За матврталаии дисертацН опубл!ковано 9 друко. аачих цраць, э них I авторська ов1доц*во т I позитивно риоешм по эая1Ц! на видачу аморсысого св|доцтаа.

Структур» та обсяг роботц. ¿¡¿юортащя силедавться з вступу,

|1"яти глав, загальних висновк1в, перелтку Л1тературних дкорал з 174 назв та додатктв. Викладена на 146 стортнках машинописного 7рксту. Мютить 28 малвнкхв, 18 таблиць I 3 додаски.

ОСНОВНИЙ ЗМ1СТ РОБОТИ

У вступI обгрунтована актуальнхеть розробки порошкових мате-рхалхв з метастабхльноп структурой. Показанх основнт напрямки П1ДВИЩ0ННЯ зносост хйкостх матерхалхв та ьасоб Тх об"еднання.

В перш!й глзвт зроблвно критичний огляд опасного стану про- ' блеыи створення та пхдвищення зкосэстхйкостх матер!ал1в на основ! залгза. Обгрунтовано комплексний пхдх1д до вибору типу шихтових компонентгв для одночаоного легування залхза вуглецем та карбхдо-утворюючиии елементаии. Показано, що у випадку високоТ концентро-паностх шихтових коипоненттв вуглвцем або хромоч, структура порошкового матерхялу птсля твердофазного спгкання складаеться з го-терогенноТ сущих фериту, перлиту та неповнхстю розчинених частин концентрованоТ шихти. В зв"язку з цим для виготовлення порошкозоГ залхзохромвуглецвво! сталх-ззчязки були обранх два варханти шихти: порошок залхза та порошок карбхду хроцу СГ3С2• а також розпилоний порошок сталх потрхбного ххыхчного складу. За тверду фазу для на-сичення зв"яэки 1 о.рикання карбхдостал1 використовувались два типи карбхдхв: СГ3С2 х ТхС. Карб1д хрому, мапчи велику розчиннгсть у р ~ зал1эх, може створпвати стхйкий дифузхйниП зв"язок зх стал-лч, проте, розчинювчись в залхзх, може також змхнити ххмхчний склад эв"язки в бхк погхршення ТТ метастабхльного стану або знижен-ня змхцнення при знопуваннт. Тодх як карбхд титану майже не розчи-

шоочись в д1 - эал!31 i практично не мо*в вплинути на склад эв"яз'' ки у процес! сшкання та термшноТ обробки.

Роз глянут! техно ло г i чн i фактори шдвищення однор|дност1 структури аорошкових матер1ал!В та ТТ вплив на зносост1йк1сть. 34 критер!ви високоТ густини обран1 засоби форцування аорошкових ua-Tepiasis: гаряче ¡зостатичье пресуваннп та гаряче штамцування.

На основ! зробленого анал!зу сформульонанг задачт досл!Дквнь<

Друга глава присвячеьа ыетодищ проведения Д0СЛ1Д«ень та ви-пробувань властиьостей матер1ал!в. Обрана система легування поро-шкових сталей-зв"язок i технологии! процеси виготовлення эразкхв.

Для зв"язки використовувались порошков1 стал1 як! у своему склад! Mictи..и: 1,3 % С та 2,3 % Сг (11X2); 1,4 % С, 11,7 % Сг, 0,9 % V (ПХ12Ф1); 1,0 % С i 6,5 % Сг (ПХ6); 1,8 % С та 12,2 % Сг (ПХ12). К!льк1сть карб!Д!9 що було введено у зь"язку змшввадась з 20 до 60 % об"ему. В1льного ауглецп ь карб1Д! хрому було не б1ль-

ие 0,1 56, а в карб!Д1 титану - не быьше 0,3 %.

*

Холодно пресування зраг,к!В проводили при тиску 500-700 Mila в с.'алев!й прес-форш. Сшкання перед гарячи^ штампуванням проводили в електричшй печ! при темпэратур1 1100 °С.

Пресування иатер!ал!в, еиготовленних з розпилених пороишв, проводили ь металевих капсулах в газостап типу "Qtritus." Процес охолодження теля пресування ой'Чднали у в!дпалом (мал. I).

Випробуваннп на зносост!йк!сть проводили на стенд! який imi-тув процео эношуаанкя дохалей прес-форы.

Стущнь этцненш. матер1ал!в анаолтдок кзавмодП абразива i RftMfMti ощшыш va шкратвердосп шверхи i тертя, яка

BMMipnMJtftOfc И» цршидо ШТ - 5> при эувюип 0,5 В.

Повноту вС - первтворвнь при зно'луваннг ощнввали за

ртзницею К1лькостх эалишкового аустещту до та шсля знощування. К;льк1сть аустен1ту вишряли на дифрактометр! ДРОН - 3 в кобальтовому вилрэшненнт.

Метало-,раф!чн1 д6сл!дження матвргал1г робили на олтичних шкроскопах МДО - 6М I 1Ш - 10 при зб1льшенн1 х100 г х500, а також методой растровоТ ем :тронноТ шкроскопхТ на прилад1 ЗЯПТЗОй

М1крорентгеноспектральний аналтэ проводили на ; атановц! типу ' Соте со !

В треттй глав! доводенг результати дослтджень впливу типу вихто.их компонентIв та засоб!в пресування поропкспого ыатергалу на форцування його структу-и та властивостей при тершчшй оброб-ц1 (гартуваннг) та зношуванн!.

Встановлено, що структура порошкових сталей синтезованих з пороокхв зал!за та карбтду хрому не в!дзначаеться однортдн-стю, яка необхтдна для ефективного використання деформащйного фазового зшцнёння матерталу при знощуваннт. Матертали, вироблен! з та-коТ сумшт шихтових компоненпв, не маг~ь стабгльних властивостей в термообробленоцу стан!, а ртвг :ь Тх знососттйкост! не сягав рт-

Р, атм.

1500

Т,°С

1эии Мал. I. Схема циклу пресування натзр1а-1000 лгв в газостатч.

1500

1000

500

500

2 4 6 8 10 12 'Г , г.д.

НЙС

Ё

60

35

Нал. 2. Вплив температур» гартування на змтну твер-

дост1 та зносост!йкост1 порошковоТ та литоТ сталей складу Х12Ф1

55

30

50

25

45 •40

20

1100 1150 1200 ТГ,°С

О - ..орошкова

д - лита.

вня литих кованих зталей аналопчного хштчного складу.

Шдтверджвно, що однор1дн:стю структура 1 стабхльними влас-

тиБостяии втдэначаються порошков! стал!, виготовленI з розпилених

ПОрОШК!В.

Результата д0сл1джень Епливу температуря гартування на зшну К!лькост! залишкового аустен!ту, твердост! та . аосост!йкост1 по- -рошково! стал! ПХ12Ф1 шдтвэрдили (мал. 2) одуакоьий з литихи сталями характер зшни властнростей у порошкових сталей» виготов-лених з розпилених пороашв.

Досл!Дження сроцзс!в структуроутворення при зношуванн! по гяибин! - В1д повархн! тертя до серцевини отерделу, дозволили а"ясувати, цо товщцна зшцнвного пару сига« 10-12 мю.. Стушнь эмщнення зню^увться з 12,5 до 4,5 ГПа, а кь.ькють залишкового аустен1ту зЙ1 льшуеться а 3 до 78 % в и шрямку сврцзвнни м&.ермяу (мал. 3).

Б зв'язку а цим вигот&влення поровковоТ стал1-зв"язкк як шхтовий цомпо"внт був обрвний рсзпиявкиЯ порошок стал! потрхбного х!М!чного складу.

Четверга глава присвячена розробщ карб1Досталей, дослтд-женню впливу р]вня розчинност! твердоГ фаэи на структуру та зно-срст1йкгсть. Впливу легованосп сталт-звяязки, розм1ру порошинок зв"язки, а та кож сптвидношення кт.-.костт зв"язки I карбшв на зносост1йК1 ть карбгдосталей.

Дослтдження впливу ртвня розчинностт твердо? фази, якоо на-сичувалась звмязка, провода т на карб1досталях що мтстили 20 % об. карбтду титану (ПХ12Ф1-20КГ) I 20 % карбтду хрому (ГХ12Ф1-20ЮО.

Аналтз результаттв досл1дкзнь показав, що в процест сп1кання° та гартування мае М1сце часткове розчинення карбтду хрому в зв"я-зцг. »ярбтд хроиу, збтднгавчись хромом I наснчупчиоь залпом, пе-ретворпеться на карбтд скгчду М^д. При цьому зв"язка збагачуеть-ся хромом т змтнюе свтй склад у напрямку ферохрому.

Внаслтдок цього карбтдохроыова карб|досталь загартована на потртбну структуру за знососттйктстг) практично не перевищу; сталь такого х складу, але без додатковйх синтетичних карбтдтв.

Мала розчиннхсть карбтду титану у - залтзт дозволила за-побтгти значиоТ змтни хтмтчного складу ггалт-зв"язки. Птдвищиння

Н

0,5'

ГПа

10

8 6

4

О

Мал. 3. Змгна ктлькостт залишкового аустентту I мткротведцостт по глиби-нт змщненого шару в порошков IЯ та в стандартна ста .ях складу Х12Ф1 Д- порошкова О- лита кована.

температур!: гартування з 1070 °С (структура матрицI зв"язки -маргчжсит) до ИЗО °С (60-70 % залишкового аустен!ту в структур1 зв"язки> позитивно впливае на зм!ну аносост!Йкост1 карб!достал! з карб<дами титану. I! ошр зносу зростае (нал. 4) I сягае ргвня в 1,5 рази б1лььлх> н(ж ргвень зносост!йкост1 зв"язки без додат- ' кових карЙ1Д1Ь, але з аналопчним ^шввтднооенням аустентту I мартенситу в структур!. Тоцу подальон досл1д*сння проводились на карб!Дотитанових карб!досталях.

Остановлено, що важливий вплив н^ знососийкють карб!доста-»

лей з однаковою К1ль лето карб1Д!В титану с.ричиняе л< говашеть ' твердого розчину зв"язки вуглецем хромой. Зниження к,лькост! хрому до 2-3 % в П0р!внянн! 3! сталлв складу ПХ12М мохе надати можливють тдвищити тетрагональнють та твердють чартенсигу де-» фор>'чцгТ, який утворюсться в процес! эноыування. Тому цо гартування кар!'!достал1 ПХ2-20КГ з температуря Ц00 °С область) дозволяв наситити тведций роз чин майже »члвв шлькгсчо вуглецв, який в в стат. Тод1 як гартування карб^остал! ПХ12Ф1-20КГ нав!*; з шдсол 1дус11их температур дае моклизють наситити твердой розчш1

58

56

54 52

50

46

И\

л

-1—

нкс

Ш?С

69

66

63 60

57

54

Мал. 4. Зм!на тверцосп та зносост!йкостI карб1-достал! ПХ12М 20КГ в авлекност1 В1Д тенпэра-тури гартування.

.075

112^ 1175 г

г.'

60 50

40

30

В

НЕС

Ж

70 60

50 4^

0-15 0-63 63-250 Фракцтя порошка эв"язки| мкм.

Ыал. 5. Зм1на твердос-Т1 та в дносноК зносо-спйкост» карбтдоста-лей 31 зв"я;мою 11X2 в залежное I В1д фракцгУ порошка зв"язки I К1ль-кост! арбгд1в титану: О - 20 % об"ему, А- 4и % оС ему.

"яэки вуглецем не б1льше як до 0,7-0-8 %.

Результатом б!льшоУ насиченост: твердого розчину зв"язки глецем е тдрицення ефективност! змтцнення зв"язки та рют зно-с»1йкосТ! карб достал!. Якщо в сталь-зв"язку складу ПХ2 додати | % об. кчрбгду титану (карбдасталь ПХ2-20КТ) зносест1йк!сть-тещалу зросте майже в 1,7 рази, тод! яа у карб!достал1 12М-20КГ липе в 1,5 рази. Крп. того, эниження легованост! ^У'я-н хромок та виклочення з И складу ванадш сприяе зменшенно ва-остI ма ер!влу

Таким чином, щлком доречио для зв"лзки карб!Д1в титану в ^бтдосталт використовуватн екэномнолеговану сталь типу ПХ2 (1,3 С I 2-3 % Сг).

Анал1э результата доелгдгень впливу фракщ? -орешка зв"язки сП1вв1дноаення ктлькосп карб1Д!8 I зв"яэки показав, що найви-знососчйкгсть а ¿0 Й иарб!Д1в иають карб!достал! а крупное а..Ц!вв (63-250 мкм.) порошка стеи-зв"язки (мал. Ь>. Але коли

Е

70 60 50

40

Мал. 6. Змжа вхдкосноТ зносост1(Ы>ст1 карбтдос лей si эь 'язкио ПХ2 в э лежносп В1д к1лькостг карбтдтв титан, i темпе

20 30

40

50 К, % об.

ратури гартування, Д - 1150,

О - ноо, □ - 1060.

С:

к!льк1сть карбтд!в в карбтдосталт перевищус 20 % об. ТТ эносост

КЮТЬ ГНИ^уеТЬСЯ В ЗВиЯЭКу З ПОЯВОЮ В CTpyKTypi ТОВСТИХ Шар! в KI

б!Д!в mix порошинками стал! i карбтдосталь з 40 % об. карб1Д1В i о:юсост!йк!сть нихчу зр зносост1йк|сть матерталу з меншоо кгльк d карб'цв або мен. эс фракшею порошку стал!-зв"язки. .

Тому, в раз! шдвищення «!ЛЬКост! карбтдтв титану в ка^бгде стал! б!яьш his 20 % об. треба змен-увати фракцгго <ггал1-зв"язки.

Птдвищоння тверцоетт карбтдостал1 (мтнтмальна доелгджина ф{ к"'я эв'язки 0>-15 мкм.), яке мече досягатись за допомогоо збтль-ШОННИ к!лькост! Карб!Д!В у структур!, сприяе росту знососттй-кист! матерталу з метастабтльною Структурою. Однак змицення oni. мальнс > сп!вв!дношення структурних скла-пвих у звиязцт мохе сщ чиняти I зниження опору зношуванню (мал. 6).

Внаслтдок надвисокоТ температур« гартування карб!достал1 т рог 'инення у зв"язц! якоТсь частики вольного вуглецп, цо знахо-дився у карбтд! титану, в структурi матергалу створюеться надве-лика KirsKicTb палишкового аустентту. Причому, ктльктсть аустент Ту зростас Ррямо пропорцтйно К1Л» 'ост1 карб!Д!В титану в катерта

«i, тобто ksлькостт розчиненого лльного вуглецп при однаков!й температур! гартувания.

В результат! зростання ктлькосп за..иикового устенгту в структур! карбтдостал' эбтльвуеться вирогтдитсть з^щення меха-нтзму эчщнення эв"язки вгд переважно деформацтйного фагового в бгк механ!чного нагартувания залиикового аустишту негативно в1дзначаетьои на зносост1йкост!.

Зниження те: лератури гартуванн,. карбтдосталей дозволяв змен-вгнти леговатсть та к!льктсть зал. лкового аустенну, цо в достат- , ньов умовов для в!дновлення ефиктивного фазового зыцнек.ш эв"язки i сприяе росту опору зношуванно карбгдосталей з метастабтльноо структурою.

Попэреднтй розрахунок сшвв1дношення твердост! розробляваного нового катер!алу та абразиву для потртбних умов зноаування дозво-яяе оуттвво полегшити тэавдандя встановлекля майбутнього ртвня зно-состтйкост* матер!алу. Проте для г.орошкових карбтдосталей ршення питания всгановлення твердостг поверхнт тертя ускладнюеться тин, цо вони масть у структур! складос , якт значно втдртзнялться ы.я собою за твердюто.

Ase, чгтдно правилу яки встаноалено для сплавгь, цо складен! э двох юмпоненттв, якт поэнтсти не рогчинються один в одному в твердому стант, твердтсть матэрталу роста прямо пропорцтйно эб!яь~ ганнв к!лькост] твердого компонента в структур! матер1алу, тобто:

Не » AjHJ ♦ AgHg, до Не - еквтвадэнтня твердтсть матвртаяу,

\j i Ag - чаотани компонент ib в матерхал!, Hj i Hg - твердост! комп нвнттв.

Ыал. 7. Впив сшввгдно-шення тве-дост: матер! алу I абразиву на змхну эносу для рхэних абразива: О - шамот, Д - електрокорунд, [3 - карб|д кремню.

що розроблен! карб1досталт мохна В1днести до матерталу по вгднооеннш до якого ви: онувться встановлене правило, то з"являеться можливють попереднього роэ-^ахунку зердост! поверхн1 тертя к"»рб1досталей, а такох Сшвв!д-ношення твердостт матер!елу та абразиву.

Експершентальна пирев1рка роз^ .хунку сшвв1дношення екв;валентно! твепдост! поверхш тертя розроблених карбтдосталей та де~ Я! х пошироних абразииIв показа..а, що найвищу втдносну знососттй-к'сть карб!достал! мають при знощуванж абразгчом з тверцютю в можах 22-27 ГП- (електрокорувд та !Н.). При цьому характер эношу-вання к^рб!досталей охоплюе одночасно пробаси пол1деформац!Иного руПнування поверхн! тергя та !! прямого р заннч цветками абразиву, а шцвнцэння твердовт! карб?достал! за рахунок зб!льлення к>льк г-т! ,^рб!Д!В в УТ структур! дяе «ожлив.гть знизиги зное матер!алу в к!лька раз|ь (мал. 7).

Пор..1няння эносост!йкост! за умов зношування електрокорунцом

Тод! , якщо доэволитм припущення,

роэроблених карбхдосталвй з иетастаб!льноп структурою та стан-дертних ЗН0С0СТ1ЙККХ матергалхв шдтведцило високий р1вень опору зньшуваннп порошкович м?тер1ал1В (табл.).

Матер!ал

: Кглыпсть : твердо? : фази в

! та:1

Тверд!сть НВС

В!Дносна знососпйкють

ПХ2 (еталон) - 30 1.0

ПХ12Ф1 10 44 1.05

320Х25С2ГР (наплавка Т-590) 32 57 0,74

П0Х14В13Ф2 (наплавка ВСН-6) 27 54 1.05

Э50Х15ГЗР1 (наплавка ЭНУ-2) 32 56 0,88

20X13 цементована 37 56 0.82

ВК-15 65 08х 3.1?

ПХ2-20КГ 20 45 1,35

Г1Х2-301.Г 30 59 1,9В

ПХ2-40КТ 40 64 2,68

ПХ2-50КТ 50 68 4,34

х - НРА

В п"ят!й глав! роз глянул уиоаи ексолуатац1Т та характер аиоаування деталей прес-фор* (керн!в), цо эаотосовуагься при пре-суванн1 шнфувальних круп в на основ! елвктрокоруоду та кярб!ду креин!В.

Показана, ч» терм ж служби кврнхв прес-фэрм, виготовлених з

карб!достал1 ПХ2-50КГ б!лыи як у 9 раз!в (для електрокорунду) перевищув термтн служби кврн!в, виготовлених тэ стал! 40Х эпдно технолоп! концерну "Запор! жабрезив".

Використання карб!Достал1 ПХ2-50КГ для виготовлення деталей прес-форм дозволить знизити витрати на детал! б>льш як у 2,5 рази за рахунок шдыщоннл эносост!йкост!.

ЗАГАЛЬШ ВИСНОВКИ

1. Розроб -'но клас порошкових карб1досталей з! зв"язкоо з хромистих сталей, котр! теля спрщальноТ тер«!чноУ обробки ма-ють високу зносост!йк!сть завдяки !нтенсивноцу змщненню поверх-Н1 тертя в лроцес! зноиувзння за рахунок фазових л - перет-ворень.

2. Для досл!дж0ни* сталей-звмязок виявлено вплив типу ших-тових компонента на формування структури при термгчмй обробц!. Шдтверджена, що потргбна висока однор!ДН1сть структури поротко-вих сталей-зв"яток забозпечусться використаннгш розпилених порош-к!в потр!бного х1М1чного складу.

3. Встановлено, що эалишковий аустен!т поропшових залтэо-хромвуглецевих матер|алтв може перотворюватись на мартенсит да-форматТ при зношуванн!, що супроводжуеться значнии (до 12,5 ГПа) п!двищонням м!кротвераост! поверхн! тертя. Товщина шару, де масть м!сце деформатйн! фазов! перетворення сягае 10—12 ыкм. К!ль-К1сть аустен!ту, що перетворюеться на мартенсит деформащ? та м!кротверд!сть матриц! зменауються в напрямку серцевини мвтершлу.

4. Показано, що тверда фаза в карб!досталях а мотастаб!Льно» структурою повинна матл обыежену розчиннють у зв"язщ, на.приляад

на piBHi карбхду титану.

5. Ьстановлено вплив фракщТ порошку зв"язки та кмькостт карбгду титану в карбхдосталях з метастаб!льнов структурой на ïx вносоепйхтсть. Зб!лывення к!лькост! карбтду титану з кО до 50 % в карб!достал! э фракцтвв эб"яэки 0-15 мкм. дав можливють шд-вицити зносост1йк!сть матермлу в 1,5 - 3 рази, эалежно вгд умов знолування. Найб1льш ефективне використання розроблених карб!до-сталей мае мтсце при знояуваши абразивом з тверд!сто 22-27 ГПа (еяехтрокорунд та ih.), при цъоцу деякх кврб!достал: сягавть -р1вня ибо перевищують по зносост!йкост! твэрдий сплав BK-I5.

6. Виробничг випробування карбтдосталей в умовах Запоргзько-го абразивного комб!нату концерну "Запорхжабразив" при пресуванн! електрокорундових олхфувальних круп в показали, що карбгдосталь ПХ2-50КТ б!льо як у 9 разхв перевищуе за знососпйкютв цеманто-вачу сталь 40Х, з якоТ сиготовлявпся детал! (керни) прес-форм на; комб!нат1.

7. Використання карбтдостал1 з 50 % об. карбтду титану для виготО"лення деталей прес-форм на Запоргэькому абразивному kom6i-нап допомоке змендати витрати на детал1 прео-форм (керни) б!льо як у 2,5 рази.

Основний эшст дмсертащТ вхдображено. в пубя!кащях:

1. Иванов И.П., Осипов U.C. Современное состояние проблемы получения износостойких порошковых сплавов на основе железа / В кн.: Повышение износостойкости и долговечности деталей машин и оборудования. Сб. науч. трудов. - Киев, 1989.- C.49-6I.

2. Осипов M.D., Ивакзз И.П., Сова C.B. Исследование структуры закаленных порошковых хрошотых сталей / В кн. : Новые конотру-

кционные стели исплавы и методы их обработки для повывенил надежности и долговечности изделий.. Тез. дот. 1У Всесоюзной науч.-техн. конф. Запорожье, 10-14 октября 1969 г.- Запорожье, 1989.-С.272.

3. Структура и свойства порошковых хромистых материалов / Попов B.C., Осипов M.D., Иванов И.П., Сова C.B. // В кн.: Нанесение, упрочнение и свойства защитных покрытий на металлах. Тез. докл. 23 Всесоюзного науч.-техн. семинаре.. Ивано-Франковск, 18-21 сентября 1990 г.- Ивано-Франковск, 1990.- С.306.

4. Абрази^лая износостойкость порошковых композиций Fe-CrgCg / Брыков H.H., Осипов 1I.D., Иванов И.П., Сова C.B. // В кн.: Пути повышения качества и надежности деталей из порошковых материалов. Тез. докл. науч.-техн.конф. Барнаул, 27-30 мая 1991 г. - Рубцовск, 1991.- С.69.

5. Брыков H.H., Осипов U.C., Иванов И.П. Структура м износостойкость порошковых хромистых сталей / В кн.: Новыо конструкционные материалы и сплавы и методы их обработки для повышения на-дгжности и долговечности изделий. Тез. докл. У Науч.» техн. конф. Запорожье, 23-25 сентября 1992 г. - Запорожье, 1992. - С.54.

6. Попов B.C., Иванов И.П., Сова C.B. г> целесообразности использования в карбидостелях карбидов высокой -твердости / там же. - С.253.

7. Абразивная износостойкость закаленных карбидохромовых карбидосталей / Осипов H.D., Иванов И.П., Сова C.B., Балакин С.А. // В кн.: Качество и надежность узлов трения. Тез. докл. науч.-техн. конф. - Хмельницкий, 1992. - C.7I-73«

8. A.c. » 1747506 СССР, МКИ С21Д 1/00 Способ термической об-p,ifi<?TKii деталей из лп?втектоидных сталей / Попов B.C., Брыков H.H..

Авдрущанхо U.M., Осипов U.C., Гапон A.A.. Иванов !'.П. Заявл. 28.11.89. Опубл. 15.07.92.

9. Положительное решение по ааявкб о выдаче авторского сви-■ детельства ЫКИ С22С 29/10 Карбидосталь / Попов B.C., Бршов H.H., Андрущекко U.U., Оаипов M.D., ¡1ван-.п И.П.. Сова O.S. » 500693? Заяви. 29.10.91.

с/

Птдп. у друи 24,12.93 «ормат 60x04 1/16 Уи. др. л. 1,0 Звиовл, » 534 Тирп» 100 яр**.

am, Ротепринг, 3300Ö3, ааиоргави, вул. фмвськог». 64.