автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Повышение механических и триботехнических свойств конструкционных материалов открытой пары трения качения за счет обеспечения их структурной стабильности

003457327 ' У

На пробах

У

Сканцев Виталий Михайлович

Повышение механических и триботехнических свойств конструкционных материалов открытой пары трения качения за счет обеспечения их структурной стабильности

Специальности 05.02.01 - «Материаловедение (машиностроение)», 05.02.04 - «Трение и износ в машинах»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 2 ДЕК М

Брянск 2008

003457327

Работа выполнена в Брянской инженерно-технологической академии на кафедре «Технология конструкционных материалов и ремонт машин».

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки РФ,

заслуженный ученый Брянской области, доктор технических наук, профессор Сильман Григорий Ильич

Научный консультант: доктор технических наук, профессор

Давыдов Сергей Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Маркова Галина Викторовна

доктор техни ческих наук, профессор Горленко Александр Олегович

Ведущее предприятие: ЗАО «Термотрон-завод», г. Брянск

Защита состоится «26» декабря 2008 г. в 1400 часов на заседании диссертационного совета Брянского государстве нного технического университета по адресу: 241035, г. Брянск, бульвар 50-летия Октября, 7, ауд. 220.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Брянского государственного технического университета. Автореферат разослан «25» ноября 2005'» г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.021.02 д.т.н., профессор

Реутов А.А.

Общая характеристика работы

Актуальность проблема. К стабильности и безотказности работы узлов трения механического оборудования всегда предъявляют повышенные требования. Особенно актуально это для машин, имеющих открытые узлы трения качения, подверженные воздействию производственной и окружающей атмосферы, для колес и механизмов самодвижущихся машин, работающих в открытых условиях.

Разработка, создание и эксплуатация конвейерного транспорта нового поколения - конвейеров с подвесной лентой (КПЛ) - поставили целый ряд задач в области трибологии, материаловедения и, в частности, в области поведения металлов при высоких уровнях холодной пластической деформации в зоне контакта открытой пары трения качения «опорный ртлик-направляющая труба» (далее: «ролик-труба»).

Интенсивный процесс ишашивания опорного ролика и трубной направляющей в процессе эксплуатации конвейеров с подвесной лентой определил необходимость изучения особенностей повышенного износа и искажения сечений опорных поверхностей в результате их контактного взаимодействия.

Важную роль при эксплуатации таких узлов трения качения играют тепловые и физико-химические процессы, развивающиеся непосредственно в зоне трения, поэтому подбор рационального конструкционного материала для элементов открытой пары трения должен осуществляться, исходя из условий обеспечения структурной стабильности материала при различных режимах и условий работы конкретной триботехнической системы.

Целью настоящей работы является повышение механических и триботех-нических свойств конструкционных материалов открытой пары трения качения в конвейерах с подвесной лентой за счет обеспечения их структурной стабильности.

Автор защищает:

- результаты исследования контактного взаимодействия в открытой паре трения качения с проскальзыванием «ролик-труба» конвейера с подвесной лентой, включая особенности механизма изнашивания с учетом напряженного состояния деталей в контакте.

- результаты исследования особенностей структурного состояния поверхностного слоя низкоуглеродистой стали при высоких уровнях холодной пластической деформации в зоне контакта открытой пары трения качения «ролик-труба».

- результаты анализа системы Fe-C-Si с выявлением новых фазовых областей, моно- и нонвариантных равновесий, новых структурных составляющих, фазовых и структурных превращений.

- разработанные составы легированных ферритных кремнистых чугунов с шаровидным графитом и режим термической обработки отливок из них.

- выявленные экспериментально зависимости влияния кремния, дополнительного легирования комплексом Cu+Мо и термической обработки на механические и триботехнические свойства чугунов.

Общая методика исследований в работе базируется на сочетании теоретических и экспериментальных методов исследований. Основные результаты получены в результате анализа разрезов и проекций части диаграммы стабильного равновесия сплавов Fe-C-Si. Эти данные использованы при планировании экспериментальных исследований, проводимых с целью проверки результатов тео-

з

ретического анализа, определения особенностей структуры и свойств чугунов, окончательной корректировки их химического состава и режимов термической обработки отливок из них.

Достоверность полученных положений, выводов и рекомендаций подтверждается использованием современных методов структурного анализа, а также соответствием расчетных данных результатам опытно-промышленных испытаний.

Научная новизна работы состоит в получении ряда новых теоретических, экспериментальных и практических результатов в области поведения низкоуглеродистой стали при высоких уровнях холодной пластической деформации в зоне контакта открытой пары трения качения, а также в сфере создания и использования сплавов с заранее заданными свойствами.

1. Установлено, что в поверхностных и приповерхностных слоях трущихся деталей открытых пар трения качения материал изменяет свое физическое состояние, при этом может меняться механизм контактного взаимодействия, что вызывает преждевременное разрушение деталей узла трения.

2. Установлено, что во всех использовавшихся ранее вариантах сочетания стальной трубы с роликами из различных сталей происходит значительное разупрочнение стальных поверхностей пары трения в зоне контакта с их интенсивным износом, самозаклиниванием пары трения и аварийной остановкой конвейера.

3.-Предложен рациональный вариант изготовления детали «ролик» в открытой паре трения качения «ролик-труба» из нового антифрикционного ферритного чугуна с шаровидным графитом при сохранении направляющей в виде трубной заготовки из низкоуглеродисгой стали.

4. Подтверждено наличие в сплавах системы Рс-С-81 трех а-фаз, причем установлено, что в чугунах с повышенным содержанием кремния при субкритических температурах возможна микро- и наноразмерная гетерогенизация структуры путем спинодального расслоения феррита.

5. Установлено, что при комплексном легировании чугуна кремнием, медью, молибденом и титаном может быть обеспечен эффект многофазной микрогетеро-генизации структуры.

6. Установлено влияние выявленных структурных эффектов на изменение свойств ферритного чугуна с шаровидным графитом с приданием ему уникального сочетания высокой прочности, пластичности, ударной вязкости, износостойкости и антифрикционности при низкой твердости, хорошей прирабатываемости и практической безызносности сопряженного стального тела в узле трения.

7. Разработаны состав и технология получения нового антифрикционного чугуна, заявленного в качестве изобретения.

Практическая значимость и реализация результатов работы:

- разработаны состав антифрикционного чугуна, обеспечивающий высокую работоспособность узлов трения с низким коэффициентом трения и малым износом сопряженных деталей, и технология его получения;

- использованы новый сплав и технологические процессы его получения при изготовлении опытных партий опорных роликов для конвейеров с подвесной лентой (производства ООО «Конвейер-групп»), к которым предъявляются высокие требования по износо- и ударостойкости.

Личный вклад автора в работы, выполненные в соавторстве и включенные в диссертацию, состоит в формулировании научной проблемы, связанной с разработкой специальных чугунов и постановке задач исследования, в непосредственном участии на всех этапах проведения теоретических и экспериментальных исследований, в анализе и использовании полученных результатов.

Апробация работы. Материалы диссертации были доложены и обсуждены на международных научно-тгхнических конференциях: «Современные проблемы машиноведения», Гомель 2006г.; «Проблемы качества машин и их конкурентоспособность», Брянск, 2008г.; региональных научных конференциях профессорско-преподавательского состава (Брянск 2007-2008гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано одиннадцать работ, в том числе две в изданиях по списку ВАК, одна разработка заявлена в качестве изобретения.

Структура н объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списке, использованной литературы из 155 наименований и приложений; она содержит 157 страниц текста, 68 рисунков, 9 таблиц и 28 страниц приложений.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность выбранной темы диссертации, изложены научная новизна и практическая значимость выполненной работы, а также сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены особенности применения и эксплуатации открытых пар трения качения. Проведен анализ контактного взаимодействия поверхностей, рассмотрены механизм и кинетика разрушения поверхностного слоя в фрикционном контакте при учении. Дана оценка основным видам износа и повреждаемости, характерным для данного типа контактного взаимодействия, а также проведен анализ факторов, влияющих на процессы изнашивания материалов. Особое внимание уделено вопросам, определяющим влияние химического состава, физико-механических свойств и структуры сплавов (сталей, чугунов) на их износостойкость. Рассмотрены основные направления повышения износостойкости и эксплуатационной надежности открытых пар трения качения.

Изучение состояния вопроса показало, что в поверхностных и приповерхностных слоях трущихся деталей открытых пар трения качения материал изменяет свое физическое состояние, при этом может меняться механизм контактного взаимодействия, что вызывает преждевременное разрушение деталей узла трения. Для придания поверхностям трения высокой износостойкости необходимо обеспечить гетерогенность структуры взаимодействующих материалов, которая должна соответствовать правилу Шарпи и обладать достаточной стабильностью в широком диапазоне рабочих температур и удельных нагрузок.

Исходя из результатов проведенного анализа состояния вопроса, сформулированы цель работы, приведенная во введении, и основные задачи исследования, включающие:

- изучение особенностей структурного состояния поверхностного слоя материалов деталей исследуемой пары трения и его изменения в процессе эксплуатации;

- оценку влияния механических свойств и структуры материалов трущихся деталей на износостойкость исследуемой пары трения;

- определение возможностей повышения структурной стабильности и износостойкости материалов трущихся деталей исследуемой пары трения качения на основе обеспечения гетерогенной структуры поверхностного слоя;

- выработку рекомендаций по подбору материалов и конструктивных изменений в паре трения;

- проведение технико-экономического обоснования и разработку рекомендаций по практическому применению результатов исследований.

Во второй главе приведена методика экспериментальных исследований.

Металлографический анализ проводился с целью изучения структуры сплавов (сталей, чугунов): исследовались наличие и количество отдельных фаз и структурных составляющих в зависимости от химического состава и термической обработки сплавов, их морфологические особенности, взаимное расположение. Для анализа использовали оптические микроскопы МИМ-ЮМ и цифровой металлографический микроскоп фирмы «Leica» (Германия) с применением программного обеспечения анализа изображений Image Scope Color при различных увеличениях (от 100 до 1500 раз). Для выявления особенностей структурного состояния ферритной матрицы чугуна проводили специальную обработку шлифа с использованием комбинированного травления, заключающегося в сочетании предварительного химического травления с последующим тепловым травлением и окончательным легким полированием.

При получении экспериментальных чугунов применялся электропечной индукционный способ плавки в кислых тиглях емкостью 50 кг. Данные по химическому составу некоторых исследуемых чугунов представлены в табл. 1.

Таблица 1. Химический состав исследуемых чугунов

№ сплава Содержание элементов, % масс. Параметр П1% масс.

Основной химический состав Остаточное содержание компонентов комплексного модификатора

С Si Mo Cu Mn Mg Ва Ca РЗМ

1 3,8 2,4 0,28 0,75 0,36 0,03 0,063 0,008 0,054 0,155

2 3,7 2,7 0,3 0,66 0,33 0,03 0,028 0,013 0,036 0,107

3 3,62 3,3 0,32 0,68 0,38 0,032 0,045 0,017 0,03 0,124

4 3,45 3,84 0,27 0,75 0,36 0,035 0,07 0,012 0,062 0,179

5 3,42 4,2 0,32 0,64 0,38 0,03 0,041 0,011 0,026 0,108

6 3,4 4,7 0,3 0,63 0,32 0,04 0,03 0,015 0,041 0,126

Параметр П характеризует общее остаточное содержание элементов модификатора.

П=М^Ва+Са+РЗМ, %масс.

Особое внимание в процессе плавки уделяли температурному режиму. При выпуске чугуна из печи температуру на желобе плавильного агрегата держали в пределах 1430-1450°С.

Модифицирование жидкого чугуна проводили методом "сандвич-процесса" в конических разливочных ковшах емкостью 50 кг с отношением высоты к диаметру 1,5-2. В качестве модификатора использовали известные комплексные лига-

туры типа ЖКМК, содержащие 7-10 % М& 3-6 % Са, 1,5-3 % РЗМ, 45-55 % остальное - железо и примеси. Для повышения уровня и стабильности механических свойств чугуна дополнительно к этой лигатуре добавляли небольшое количество силикобария. Флюсом при модифицировании служил плавиковый шпат.

Для регулирования структуры металлической основы был разработан режим термической обработки, состоящий из двух стадий. Первая стадия - низкотемпературный отжиг, обеспечивающий полную ферритизацию структуры. Вторая стадия термической обработки - искусственное старение, обеспечивающее спино-дальное расслоение феррита и выделение в его структуре дисперсных включений медистой фазы. Охлаждение тонкостенных отливок производилось на воздухе, отливок с толщиной стенки более 20 мм - в горячей воде с целью предотвращения ферритной хрупкости.

Контроль чугуна в отливках проводили с использованием химического анализа чугуна до и после модифицирования, металлографического анализа с изучением формы, распределения графитных включений и особенностей структуры металлической матрицы, а также механических испытаний с определением предела прочности при растяжении ов, относительного удлинения 8, твердости НВ и ударной вязкости КС на гладких (ненадрезанных) образцах.

Отливались пробы для отбора стружки на химический анализ, клиновые пробы на отбел и определение качества модифицирования, клиновая проба для вырезки образцов на механические испытания.

Триботехнические свойства сплавов оценивали при испытаниях на установке СМЦ-2 по стали 45 (32-35 НЯС) в условиях охлаждения водой при удельной нагрузке 3 МПа и скорости скольжения 0,75 м/с. В процессе испытаний определяли износ образцов и контртела, а также коэффициенты трения.

Абразивную износостойкость чугунов определяли при изнашивании образцов закрепленным абразивом (трением по абразивной шкурке в соответствии с ГОСТ 17367-71). Для повышения стабильности результатов испытания проводили в условиях непрерывного обновления зерен и постоянства других параметров.

Испытания пары трения «ролик - труба» (ролики изготовлены из экспериментальных чугунов, труба - из стали 08 кп) на износ проводились на специально изготовленном стенде, который моделирует движение двухроликовой подвески со скоростью 3,15 м/с (максимальная скорость перемещения ленты конвейера) на переходном участке става конвейера, где качение ролика сопровождается продольным и поперечным проскальзыванием.

Испытания проводились в течение 100 ч при нагрузке на ролик 1кН, что соответствует максимальной нагрузке на действующих конвейерах. При испытаниях оценивался линейный износ роликов.

В третьей главе рассмотрены особенности конструкции и эксплуатационные свойства конвейеров с подвесной лентой. Проведен анализ напряженно-деформированного состояния пары трения «ролик - труба» для различных конструктивных вариантов исполнения роликов, выполнен расчет температурного поля в зоне контакта триботехнической пары. Проанализированы условия работы и характер износа пары трения подвески конвейера, выявлены недостатки конструкции, влияющие на ее износостойкость.

Конвейер с подвесной лентой конструкции ООО «Конвейер-групп», являющийся, по сути, гибридом традиционного ленточного конвейера и рельсового транспорта, обладает целым рядом преимуществ по сравнению с типовыми ленточными конвейерами и может успешно заменять их в самых различных отраслях промышленности.

Длительная эксплуатация головного образца конвейера с подвесной лентой на ОАО "ЛГОК" показала, что надежность работы этого нового вида промышленного транспорта определяется уровнем износостойкости материалов открытой триботехнической пары трения качения «ролик- труба» (рис.1).

Работа пары осуществляется в особо тяжелых условиях циклической нагрузки при реализации сложной криволинейной траектории движения по опорной направляющей, поэтому в работе было рассмотрено три варианта конструктивного исполнения опорной поверхности ролика: -горообразная, коническая и цилиндрическая.

Анализ напряженно-деформированного состояния пары трения «ролик - труба» для различных конструктивных вариантов исполнения ролика показал, что наиболее благоприятным вариантом с точки зрения контактной прочности по большинству параметров является использование ролика с -горообразной поверхностью качения. Конический ролик представляет промежуточный вариант. Самым неблагоприятным вариантом является цилиндрический ролик (наибольшее значение контактных давлений).

Расчет теплонапряженности деталей пары трения «ролик - труба» показал, что в процессе эксплуатации конвейера в зоне контакта сопряженных деталей температура поверхностных слоев может достигать 600°С при температурном поле ролика по всему объему около 60°С.

Открытая пара трения «ролик-труба» работает в условиях сухого трения со значительным воздействием различного типа абразива, повышенным температурным уровнем в зонах микроконтакта при проскальзывании на переходных участках конвейера. Работа узла при эксплуатации характеризуется неустойчивой кинематикой движения, проявляющейся в дезорганизации контакта с постоянным набеганием реборд ролика на трубчатую направляющую вследствие неточности изготовления опорных поверхностей катания ролика, формы трубчатой направляющей и изменений их форм в процессе изнашивания.

Изнашивание направляющей трубы происходит по двум дорожкам катания верхнего опорного ролика Поверхность износа характеризуется заметным макро-

Рис.1. Пара трения качения «ролик-труба»: 1 - опорный ролик; 2 - трубная направляющая 3 - кронштейн; 4 - опорный узел «подвеска» с роликами; 5 - гибкая «ленточка»; 6 - фиксирующая планка крепления ленты к подвеске; 7 - конвейерная лента; 8 - груз

скопическим пластическим деформированием, проявляющимся в смятии, оттеснении и изъязвлении поверхности металла.

Явление разупрочнения ролика сопровождается интенсивным износом контактной поверхности. Край реборды утончается с 5 до 1...2 мм с образованием наплыва из деформированного металла. Увеличение кривизны опорной поверхности ролика сопровождается самозаклиниванием пары трения качения и недопустимым изгибом кронштейна.

Опыт эксплуатации конвейеров с подвесной лентой показал, что для обеспечения надежной работы пары трения «ролик-труба» поверхность качения ролика должна иметь конический профиль, материал должен обладать высокой прочностью, износостойкостью и нюким коэффициентом трения, а несущие детали опорной подвески (кронштейн, ооь верхнего ролика) - достаточной жесткостью для обеспечения равномерного распределения рабочей нагрузки на обе реборды ролика.

В четвертой главе проиедена оценка факторов, влияющих на структурную стабильность поверхностного слоя материалов в фрикционном контакте, рассмотрены теоретические вопросы, связанные с оценкой влияния кремния и меди на структурную стабильность сплавов (чугунов).

Процесс трения в фрикционном контакте сопровождается высоким уровнем удельных нагрузок и контактных напряжений, причем давление и температура неразрывно связаны и оказывают совместное воздействие на структуру материала Чем интенсивнее износ, тем дальше эт равновесного термодинамического состояния находится система трения. В этом случае структурные компоненты материала не в состоянии рассеивать энергию трения. В результате накопления энергии в процессе трения система сбрасывает ее излишек за счет разрушения структуры, т.е. в виде износа. Поэтому выбор материалов для пары трения должен определяться условиями работы трибосистемы, которые обеспечивают протекание процессов, формирующих и стимулирующих образование в материале соответствующих износостойких структур.

Изучение механических и триботехнических свойств высокопрочных чугунов с повышенным содержанием кремния, проведенное ранее группой исследователей, показало, что ферритизирующее действие кремния может проявляться в значительном повышении его механических и триботехнических свойств.

В работе были построены изотермические и политермические разрезы диаграммы стабильного равновесия сплавов Ре-С-51 с учетом расслоения расплава и феррита. Анализ этих разрезе в диаграммы позволяет оценить влияние кремния на структурную а-стабилизацию Ре-С-сплавов.

В областях твердофазного состояния (при температурах 1100°С и ниже) при обычно используемых содержаниях кремния с понижением температуры осуществляется переход от аустенитно-графитной структуры к структурам с а-фазами. При содержаниях кремния до 7-7,5 % ат. этот переход происходит по обычной схеме через эвтектоидное превращение у<-»а+Г, причем температура области эв-тектоидного равновесия повь; шается с увеличением содержания кремния в системе. Однако при более высокой содержании кремния реализуются другие схемы -с образованием фазы сь и последующим ее эвтектоидным превращением с образованием смеси фаз а и аь Г'ри 835°С в системе образуется область четырехфаз-ного эвтектоидно-перитектокдного равновесия а+а2+у+Г. Здесь присутствуют

два а-раствора с ОЦК-структурой и один у-раствор с ГЦК-структурой. Эта область хорошо видна на политермическом разрезе для чугунов с 15% ат. углерода (рис.2). Несгабилыюсть структуры, обусловленная изменением температуры при нагревании выше 835 °С, проявляется и при повышенном содержании кремния (вплоть до 9-9,5% ат,), но при еще более высоком содержании кремния практически устраняется во всем интервале изменения температур в процессах трения. Однако а-Стабилизация и при содержаниях кремния до 9% ат. (в интервале температур до 835 °С) является довольно высокой и во многих случаях может обеспечить надежную работу узла трения без значительных структурных изменений.

Рис. 2. Политермический разрез диаграммы Ре-С-81 для чугунов, содержащих 15% ат. (или 3,5-3,65 % масс.) углерода

Содержание кремния, % масс.

Из изотермического разреза диаграммы при 550°С (рис. 3) видно, что в системе обеспечивается формирование струкгуры с тремя фазами а и графитом (а+с^+аг+Г). При этой температуре происходит эвтектоидный распад фазы <Х2 на механическую смесь а+аь причем формирование структуры а+гх] может происходить и ниже 550°С путем спинодального расслоения а-фазы. С понижением температуры до 350-400°С спинодальный распад может начинаться уже при содержании кремния 5,5-6% ат. (или около 3% масс.), что соответствует химическому составу чугунов с повышенным содержанием кремния. Особенно характерно это для ферритных высокопрочных чугунов с повышенным содержанием кремния (3,5-4,5% масс.), в структуре которых расслоение а-фазы было обнаружено экспериментально. На рис. 4 приведены микроструктуры чугуна с шаровидным графитом и гетерогенизированным ферритом. Этот эффект был использован нами при разработке составов и технологии получения антифрикционных чугунов с ферритной структурой основы.

Эффект спинодального расслоения должен усиливаться при увеличении содержания кремния в сплаве, а при содержании 6-6,5% 81. масс, в структуре сплавов из а-фаз может оставаться только один силикофсррит, что должно приводить к ухудшению механических свойств (снижению прочности, пластичности и ударной вязкости) из-за охрупчивигощего действия фазы а,.

Медь обеспечивает эффекты упрочнения в сталях и чугунах, заметно повышает коррозионную стойкость, улучшает деформируемость сгалей, влияет на антифрикционные свойства и износостойкость чугунов и графитизированных сталей.

Рис. 3. Изотермический разрез диаграммы Ре-С-81 при 550°С (стабильное равновесие)

Рис. 4. Микроструктуры чугуна с расслаивающимся ферритом, двойное травление, х1350

Содержание углерода, % ат.

В сплавах систем Бе - Си и Ре - С - Си может быть обеспечен значительный эффект дисперсионного упрочнения феррита (я-фазы). Это связано с тем, что из-за малой скорости диффузии меди а-фаза обычно пересыщена медью и склонна к интенсивному старению, особенно искусственному.

Проведенный в работе локальный рентгеноспектральный анализ различных участков в структуре чугуна с шаровидным графитом, легированного 1,1 % Си, показал, что феррит и перлит существенно пересыщены медью относительно равновесного химического состава. Как следует из диаграммы состояния Fe-C-Cu, при температуре нонвариантного эвтектоидного равновесия (около 715 °С) перлит должен содержать 1,1 % Си, а феррит - около 0,7 % Си. С понижением температуры до 500-400°С равновесная растворимость меди в этих составляющих значительно уменьшается (до 0,2 % и ниже). Однако, как показал анализ, действительное содержание меди в феррите и перлите существенно выше и даже превышает растворимость при 715 °С на 0,2 - 0,3 %. Поэтому при достаточной термической активации (например, при выдержке в интервале температур 400 - 500 °С) в медистых чугунах может проходить старение феррита со значительным дисперсионным упрочнением (рис. 5). Эффект старения при 500 °С проявляется уже при сравнительно небольшой выдержке и обеспечивает существенное повышение микротвердости структурных составляющих. Значительно усиливается эффект дисперсионного упрочнения медистой фазой при дополнительном легировании чугуна молибденом.

'"1 При рациональном комплексном легировании чугуна кремнием, медью и молибденом может быть обеспечена структурная стабильность чугуна с сохранением всего комплекса механических свойств на достаточно высоком уровне (выше, чем у чугунов стандартных марок).

Поскольку к условиям разрушения материала элементов исследуемой пары трения «ролик -опорная труба» следует отнести многоцикловое нагружение со значительной холодной пластической Рис.5. Структура ферритного ВЧШГ с деформацией, в работе были рас-дисперсионным упрочнением медистой смотрены особенности структуры и фазой, хЮОО свойств высокопрочного чугуна с

шаровидным графитом, подвергнутого пластическому деформированию при квазистатическом и высокоскоростном осаживании. Ухудшение ударной вязкости высокопрочного чугуна после как квазистатического, так и высокоскоростного осаживания связано, прежде всего, с негативным воздействием пластической деформации на форму графитных включений, которые, деформируясь, теряют благоприятную округлую форму. Наряду с изменением морфологии графитных включений, изменяется и форма ферритной составляющей металлической основы высокопрочного чугуна: участки феррита, как правило, окружающие частицы графита, деформируются и повторяют конфигурацию графитных включений. В связи с этим механические свойства применяемого чугуна в рассматриваемой паре трения должны быть достаточно высокими с целью предотвращения его пластического деформирования.

В пятой главе приведены результаты исследования особенностей структурного состояния поверхностного слоя материалов трубной направляющей и опорного ролика конвейера, экспериментальных исследований химического состава, структуры, механических и триботехнических свойств полученных чугунов, представлены результаты экспериментального исследования проявлений в кремнистых чугунах особых структурных эффектов.

Интенсивный износ трубчатых направляющих конвейера (сталь 08кп) обусловлен структурными факторами и условиями нагружения. К наиболее значимым структурным факторам следует отнести разнозернистость; наличие крупных зерен и многочисленных пор, как следствие низкой раскисленности стали и как результат динамической рекристаллизации, которые препятствуют равномерному течению деформированного металла и, укрупняясь в процессе деформации, выходят на рабочую поверхность, тем самым интенсифицируя износ (рис. 6).

Рис. 6. Структура поверхностного слоя направляющей трубы (сталь 08кп):

а - исходная микроструктура трубной направляющей х500: 1 - внутризеренная пора; 2 - структурно-свободный цементит; 3 - межзеренная пора; б - отслоения на поверхности катания направляющей трубы; в - микроструктура стали вблизи поры (строение очага расслоения)

Особенность работы направляющей заключается в её многоцикловом нагру-жении со значительной холодной пластической деформацией, в ходе которой сильно наклёпывается поверхностный слой металла (микротвердость феррита возрастает в 3,6 раза), что может приводить к расслоению поверхностного слоя и усиливать интенсивность изнашивания.

Исследованиями поверхностного слоя материала ролика (сталь 45, термообработка - улучшение) установлено, что разупрочненные полосы феррита интенсифицируют износ поверхности ролика и являются источником внутренних трещин, ответственных за скол реборды ролика (рис. 7). Причина возникновения слоев феррита заключается в том, что в условиях сложного термосилового воздействия в зоне трения сорбитная структура стали претерпевает распад на более стабильную, но менее прочную и износостойкую структуру феррита.

Таким образом, для повышения износостойкости трубчатых направляющих и увеличения срока их эксплуатации необходимо в качестве их материала исполь-

зовать спокойные стали с более высоким содержанием углерода (до 0,2%), легированные до 1,0%85 или Мп, что повысит ст, (следовательно, сопротивление изнашиванию) и температурный порог рекристаллизации.

Рис.7. Структура стали 45 в зоне разупрочнения опорного ролика: а - расположение зоны разупрочнения и ее схема: 1 - ферритные области; 2 -переупрочненный верхний слой; 3 - деформированные ферритные зерна; 4 -наплыв деформированного металла на реборде ролика; 5 - сорбит отпуска (базовая структура стали); б - микроструктура стали в зоне разупрочнения, х200

Для обеспечения надежной работы опорных роликов необходимо применять материалы с более стабильной структурой, обладающие высокими свойствами, включая повышенные значения пластичности, ударной вязкости и износостойкости. Примером таких материалов могут служить кремнистые ферритные чугуны с шаровидным графитом.

Исследованные в работе ферритные ВЧШГ отличаются от обычных ферритных ВЧШГ дисперсионно упрочненной ферритной матрицей, расслоенной на несколько а-фаз, легированной кремнием, медью, молибденом, марганцем при пониженном содержании серы и фосфора Вследствие композиционного строения структуры исследованные сплавы имеют более высокие механические и эксплуатационные свойства

Наиболее приемлемым способом получения чугуна с заданными свойствами является индукционная электроплавка Сочетание электропечного способа плавки с рациональным химическим составом и комплексным модифицированием позволяет получать высокопрочный чугун с шаровидным графитом, имеющий в литом состоянии структуру без признаков отбела и с преобладанием ферритной матрицы. Эффективным средством улучшения структуры такого чугуна является использование в составе модифицирующей смеси небольших добавок силикобария.

Содержание кремния является наиболее существенным фактором, определяющим структуру сплава, поэтому основное внимание было уделено влиянию содержания кремния на свойства исследуемых чугунов. Значительное повышение прочности и износостойкости чугуна может бьггь обеспечено путем дополнительного легирования чугуна такими элементами, как молибден и медь. Медь обеспечивает дисперсионное упрочнение ферритной матрицы за счет образования в ее структуре медистой фазы после термической обработки. Молибден в небольших количествах в значительной мере устраняет ферритную хрупкость и увеличивает степень дисперсионного упрочнения.

Плавки чугуна проводили в индукционной печи ИСТ-0.06 с модифицированием чугуна лигатурой ЖКМК методом "сандаич-процесса". Химический состав чугуна разных плавок был приведен в табл. 1.

Результаты механических испытаний чугунов приведены на рис. 8.

0_____ л . 3.1'

& б)

Содержание кремния. % масс.

2,7 3,0 3,3 3,6 3,9 1.2 Содержание кремния, % масс.

§

150

— 1 1 ! ' /

/

2( _ А — ---

2.7

3,0 3 3 3,6 3,9 4,2 4.5 А' 3,0 3,3 3,6 3.9 4,2

Содержание кремния, % масс в) Содержание кремния, % масс, г)

Рис.8. Влияние содержания к[)емния и легирующих элементов на механические свойства ЧШГ в литом состоянии (сплошные линии) и после термообработки (пунктирные линии): 1- по известным литературным данным; 2-для исследованных чугунов (без дополнительного легирования); 3- для исследованных чугунов с дополнительным легированием Си и Мо

Анализ зависимостей выявил наличие на кривой двух максимумов предела прочности чугуна в литом состоянии - при перлитной и при чисто ферритной структуре. Пластичность чугуна в литом состоянии резко возрастает при переходе от перлитной структуры к ферритной, достигая максимума при содержании кремния в чугуне 3,2...3,3%. При дальнейшем повышении содержания кремния в чугуне (от 3,3 до 4,0%) прочностные свойства чугуна повышаются, а пластичность заметно снижается. С увеличением содержания кремния сверх 4,2% происходит значительное снижение и прочности, и пластичности.

У термообработанного чугуна с ферритной структурой с увеличением содержания кремния пластичность снижается (особенно резко в интервале 3,7-5% 81 масс.), а на кривой изменения прочности наблюдается только один максимум.

На рис. 8,в показано влияние кремния на твердость чугуна. Для литого состояния характерна зависимость с минимумом при ~ 3,5%51, соответствующим началу появления чисто ферритной структуры. В отожженном состоянии кремний

легирует феррит и увеличивает его твердость, причем темп роста твердости резко различается для двух интервалов содержания кремния: до ~ 3,7 %Б1 твердость медленно повышается, а от 3,7 до 5,5% происходит ее резкий рост. Это различие, безусловно, должно определяться структурными изменениями.

Значительно влияет кремний на триботехнические свойства ферритного чугуна (рис.9), особенно при его содержании более 3% масс. Сопоставляя графики на рис. 8,а и 9,6 видим, что между временным сопротивлением разрыву чугуна и его износостойкостью наблюдается хорошая корреляция: для литого состояния обе зависимости имеют два максимума (перлитный и ферритный) при одних и тех же содержаниях кремния. Для износостойкости чугуна в отожженном состоянии характерна зависимость с одним максимумом (как и для временного сопротивления разрыву), но по темпу изменения износостойкости в большей степени наблюдается аналогия с изменением твердости.

Рис. 9. Влияние содержания кремния и легирующих элементов на триботехнические свойства ВЧШГ в литом состоянии (сплошные линии) и после термообработки (пунктирные линии): 1,2 -износ образца и контргела (сталь 45) исследуемых чугунов соответственно; 3- коэффициент износостойкости (эталон ВЧ60); 4 - коэффициент абразивной износостойкости (эталон отож. железо, С<0,02%); 5 - коэффициент трения скольжения

-е-

2,4 2,7 3,0 3,3 3,6 3,9 4,2 4,5 . Содержание кремния, %масс. а/

2,7 3,0 3,3 3,6 3,9 4,2 4,5 Содержание кремния, %масс. б)

Коэффициент трения, интенсивное снижение которого также наблюдается в интервале содержания кремнияЗ,5....4.2% масс., фактически полностью повторяет конфигурацию кривых изнашивания. Зависимость абразивной износостойкости рассматриваемых чугунов имеет четкую корреляцию с характером изменения их твердости.

Повышение износостойкости в области ферритной структуры может быть в определенной степени связано с легированием феррита и повышением его прочностных характеристик. Однако резкое изменение темпа повышения износостойкости и твердости чугуна при содержании кремния более 3% обусловлено изменением структуры чугуна с появлением дополнительных фаз.

Действительно, более тщательное изучение микроструктуры исследуемых чугунов показало наличие гетерогенной структуры с расслаивающимся ферритом на обычный феррит (а-фазу) и силикоферрит (фазу а,) (см. рис. 4). Максимумам прочности и износостойкости ферритного чугуна с шаровидным графитом соответствует содержание кремнкя 4...4,3 % и расслоение феррита с количеством си-ликоферрита около 25 %.

Из зависимостей, приведенных на рис.8 также видно, что за счет легирования ферритной матрицы медью с небольшими добавками молибдена происходит значительное увеличение предела прочности чугуна, при этом с помощью термической обработки можно обеспечить высокие значения пластичности и ударной вязкости.

Для оценки влияния содержания кремния в экспериментальных чугунах на износостойкость роликов проводились производственные испытания пары трения «ролик-труба», по результатам которых были построены зависимости линейного износа поверхности и долговечности роликов (рис. 10),

В качестве предельного износа для ролика рассматривалось состояние, когда ширина желобообразной выработки на его конической поверхности катания превышает 22 мм. Поверхность ,<атания ролика при таком износе приобретает горообразную форму, что нарушает организованный контакт с направляющей трубой при движении ролика и приводит к возникновению угрозы схода ролика с направляющей поверхности с последующим заклиниванием пары трения.

. Дня износа! ролика с момента окончания периода приработки до предельного состояния были предложены линейные зависимости, по которым определялась долговечность роликов из исследуемых сплавов

Ъ = Ь.

} F(t)dt,

где Ьок. „Р - износ после скончания приработки, мм; toi „р - наработка окончания приработки, ч; F(t) - эмпирическая зависимость линейного износа в процессе эксплуатации, мм.

3,0 3,3 3,6 3,') 4,2 4,5 , 2,4 2,7 3,0 3,3 3,6 3,9 4,2 Содержание кремния, % а> Содержание кремния, %

Рис. 10. Влияние кремния на износостойкость опорных роликов конвейера: а-линейный износ поверхности роликов после наработки 100 ч; б - наработка до предельного состояния роликов

Видно, что при содержании более 3,3% кремния четко наблюдается резкое повышение износостойкости роликов, что обусловлено наличием гетерогенизиро-ваннной структуры сплава с расслаивающимся ферритом. Максимальная износостойкость и долговечность роликов наблюдается при содержании кремния в сплаве около 4,2% масс., когда гетерогенизация феррита достигает 25% по количеству силикоферрита. Построенные зависимости износостойкости роликов хорошо коррелируют с приведенными данными, полученными при испытаниях образцов из экспериментальных чугунов на машине СМЦ-2.

Высокая долговечность ролика из чугуна с гетерогенизированной ферритной матрицей объясняется также характером деформации ее структуры в процессе изнашивания (рис. 11,6).

Рис. 11. Структура материала ролика в зоне изнашивания, х500: а - ферриткый ВЧШГ с содержанием кремния 4,2 % масс.; б - сгаль 45, термообработка - нормализация

Из рис. 11 видно, что в зоне контакта зерна феррита матрицы чугуна испытывают упругие деформации, в то время как в егруктуре стали (рис. 11,6) наблюдается значительная пластическая деформация, предшеегвующая разрушению.

С использованием выявленных структурных эффектов разработан и заявлен в качестве изобретения антифрикционный ферритный чугун с повышенными механическими свойствами, особенностью структуры которого является высокая степень гетерогенизации феррита за счет спинодального расслоения и дисперсионного упрочнения медистой фазой. Для этого в составе чугуна увеличено содержание кремния и дополнительно введена медь. С целью устранения ферритной хрупкости и увеличения степени дисперсионного упрочнения чугун дополнительно легирован молибденом. Разработанный чугун отличается высокой прочностью, пластичностью, ударной вязкостью и износостойкостью при низких значениях твердости, коэффициента трения, хорошей прираба-ываемости и практической безызносности сопряженного стального тела в узле трения.

В приложениях приведены заявка на изобретение, протоколы производственных испытаний и акт промышленного использования разработанного анти-фрикциошюго ферритного чугуна с повышенными механическими свойствами.

Основные результаты и выводы

1. Установлено, что в поверхностных и приповерхностных слоях трущихся деталей открытых пар трения качения материал изменяет свое физическое состояние, при этом может меняться механизм контактного взаимодействия, что вызывает преждевременное разруЫение деталей узла трения. Для придания поверхностям трения высокой износостойкости необходимо обеспечить гетерогенность структуры взаимодействующих материалов, которая должна соответствовать правилу Шарпи и обладать достаточной стабильностью в широком диапазоне рабочих температур и удельных нагрузок.

2. Процесс трения сопровождается высоким уровнем удельных нагрузок и контактных напряжений, причем давление и температура неразрывно связаны и оказывают совместное воздействие на структуру материала. Выбор материалов для пары трения должен обеспечивать протекание процессов, формирующих и стимулирующих образование в материале соответствующих износостойких структур.

3. В результате исследований установлено, что интенсивный износ трубчатых направляющих конвейера обусловлен структурными факторами и условиями нагружения. К наиболее значимым структурным факторам следует отнести разно-зернистость; наличие крупных зерен и многочисленных пор, как следствие низкой раскисленности стали и как результат динамической рекристаллизации, которые препятствуют равномерному течению деформированного металла и, укрупняясь в процессе деформации, выходят на изнашиваемую поверхность.

4. Разупрочненные полосы феррита интенсифицируют износ поверхности опорного ролика, являясь источником внутренних трещин, ответственных за скол его реборды. Причина возникновения слоев феррита - структурные изменения стали, протекающие в условиях сложного термосилового воздействия в зоне трения.

5. Из анализа диаграммы Ре-С-Б! и по результатам эксперементальных иссцдования установлено, что в чугунах с повышенным содержанием кремния (более 3 % масс.) возможно проявление структурного эффекта, заключающегося в спинодальном расслоении феррита на обычный (углеродистый) феррит и силикоферрит. Особенно характерно это для ферригных высокопрочных чугунов, содержащих 3,5-4,2% кремния, что приводит к значительной а-стабилизации структуры чугунов и во многих случаях может обеспечить надежную работу узла трения без замешых структурных изменений. При содержании в сплаве 4,2% кремния количество силикоферрит в ферригной матрице чугуна достигает 25%, что обеспечивает его максимальную прочность и износостойкость.

6. Установлено, что в чугунах, легированных медью, металлическая матрица (ферритная или ферритно-перлитная) существенно пересыщена медью. В процессе искусственного старения при 400-500°С происходит ее дисперсионное упрочнение за счет выделения медистой фазы. Этот эффект значительно усиливается при дополнительном легировании чугуна молибденом. При рациональном комплексном легировании чугуна кремнием, медью и молибденом может быть обеспечена стабильность резко измельченной структуры чугуна с комплексом высоких механических свойств (выше, чем у чугунов стандартных марок).

7. С использованием выявленных структурных эффектов разработан и заявлен в качестве изобретения антифрикционный ферритный чугун с повышенными механическими свойствами, особенностью структуры которого является высокая степень гетерогенизации феррита за счет спинодального расслоения и дисперсионного упрочнения медистой фазой.

к

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

1. Термодинамические основы образования стабильной поверхностной структуры в деталях машин и механизмах/ C.B. Давыдов, В.М Сканцев // Вестник БГТУ, 2005. - №4. - С.7-10.

2. Термодинамические основы образования стабильной поверхностной структуры в деталях машин и механизмах / В.М Сканцев// Современные проблемы машиноведения: материалы VI Междунар. науч.-техн. конф., Гомель, 18-20 окт.2006 г./Гомель, 2006. - С.27-28.

3. Самоорганизация микроструктуры поверхностного слоя стали в процессе изнашивания /C.B. Давыдов, В.М. Сканцев// Современные проблемы машиноведения: материалы VI Междунар. науч.-техн. конф., Гомель, 18-20 окг.2006 г./Гомель, 2006. -С.50-51.

4.Структурные изменения в низкоуглеродистой стали при деформации в условиях трения качения/ C.B. Давыдов, В.Я. Жарков, В.М. Сканцев// Металловедение и термическая обработка металлов. - 2007. - №8. - С. 39-43.

5. Экономическая оценка применения различных типов модификаторов в чугунолитейном производстве/ Д.А. Болдырев, C.B. Давыдов, В.М. Сканцев// Заготовительные производства в машиностроении - 2007. - №9.- С.9-16.

6. Обеспечение повышенной прочности ферритного чугуна с шаровидным графитом / Г.И. Сильман, C.B. Давыдов, В.М. Сканцев// Материалы 58-й научной конференции профессорско-преподавательского состава БГТУ/Брянск, 2008. - С. 145-146.

7. Структурные особенности низкоуглеродистой стали при интенсивной холодной пластической деформации/ C.B. Давыдов, В.Я. Жарков, В.М. Сканцев// Материалы 58-й научной конференции профессорско-преподавательского состава БГТУ/Брянск, 2008. - С.162-163.

8. Аномальная пластичность ферритных кремнистых чугунов с шаровидной формой графита / Г.И. Сильман, C.B. Давыдов, В.М. Сканцев //Проблемы качества машин и их конкурентоспособности: материалы 6-й Междунар. науч.-техн. конф., Брянск, 22-23 мая 2008г. /Брянск, 2008. - С.24-26.

9. Влияние структурных компонентов легированного ферритного чугуна с шаровидным графитом на его триботехнические свойства / В.М. Сканцев // Проблемы качества машин и их конкурентоспособности: материалы 6-й Междунар. науч.-техн. конф., Брянск, 22-23 мая 2008г. /Брянск, 2008 - С.65-66.

10. Влияние структуры стали при холодной пластической деформации на характер износа/ C.B. Давыдов, В.Я. Жарков, В.М. Сканцев// Проблемы качества машин и их конкурентоспособности: материалы 6-й Междунар. науч.-техн. конф., Брянск, 22-23 мая 2008г. /Брянск, 2008. - С.9-11.

11. Заявка на изобретение №2008118750-РФ, С22С37/10 Антифрикционный чугун / Г.И. Сильман, C.B. Давыдов, В.М. Сканцев, В.В. Гончаров - заявлено 12.05.2008.

Подписано в печать Формат 60x84/16 Печать офсетная. Бумага офсетная Усл. печ. л. I Тираж 100 экз Заказ № 583 Издательство Брянского государственного технического университета 241035, Брянск, бульвар 50-летия Октября, 7, БГТУ. тел. (4832)55-90-49 Лаборатория оперативной полиграфии БГТУ, ул. Институтская, 16.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1. Области применения и условия работы открытых пар трения качения в машиностроении и на транспорте.

1.2. Контактное взаимодействие поверхностей в открытых парах трения качения.

1.3. Износ и повреждаемость поверхностей трения.

1.4. Механизм и кинетика разрушения поверхностного слоя в фрикционном контакте.

1.5. Анализ факторов, влияющих на процессы изнашивания материалов.

1.6. Влияние химического состава и структуры сплавов (сталей, чугунов) на износостойкость.

1.7. Связь между физико-механическими свойствами и износостойкостью.

1.8. Основные направления повышения износостойкости и эксплуатационной надёжности пар трения.

1.8.1. Конструктивные методы повышения износостойкости.

1.8.2. Критерии выбора оптимальной комбинации материалов и некоторые правила их сочетания в паре трения.

1.8.3. Технологические методы обеспечения износостойкости материалов

1.8.3.1. Методы термической и химико-термической обработки.

1.8.3.2. Износостойкая наплавка.

1.8.3.3. Методы поверхностно-пластического деформирования.

1.9. Выводы. Цель и задачи исследования.

2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Объем и характер работ.

2.2. Плавка и модифицирование.

2.3. Термическая обработка отливок.

2.4. Химический и фазовый анализ.

2.5. Металлографический анализ.

2.6. Механические испытания.

2.7. Испытания на износ и определение коэффициента трения.

2.8. Испытание пары трения «труба-ролик» на износ.

3. ОСОБЕННОСТИ КОНВЕЙЕРА С ПОДВЕСНОЙ ЛЕНТОЙ ПРОИЗВОДСТВА ООО «КОНВЕЙЕР» И ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ СТАЛИ В ПАРЕ ТРЕНИЯ «РОЛИК-ТРУБА».

3.1. Особенности конструкции конвейера.

3.2. Назначение и область применения конвейера с подвесной лентой производства ООО «Конвейер». Основные технико-эксплуатационные показатели.

3.3. Сравнительный анализ напряженно-деформированного состояния пары трения «ролик - труба» для различных конструктивных вариантов исполнения ролика.

3.3.1. Влияние конфигурации роликов на контактную прочность.

3.3.2. Анализ напряженно-деформированного состояния по контуру трубы.

3.3.3. Анализ напряженно-деформированного состояния по толщине трубы.

3.4. Расчет температурного поля в зоне контакта ролик—труба.

3.5. Условия работы и характер износа пары трения «ролик-труба» подвески конвейера с подвесной лентой.

3.6. Анализ недостатков конструкции пары трения «ролик-труба», влияющих на её износостойкость.

3.7. Краткие выводы по главе.

4 ОБЕСПЕЧЕНИЕ СТРУКТУРНОЙ СТАБИЛЬНОСТИ И ТРИБОТЕХНИЧЕСКОЙ СОВМЕСТИМОСТИ МАТЕРИАЛОВ В ОТКРЫТОЙ ПАРЕ ТРЕНИЯ КАЧЕНИЯ.

4.1. Факторы, влияющие на структурную стабильность поверхностного слоя.

4.2. Влияние кремния на структурную стабильность чугуна.

4.3. Влияние меди на структурную стабильность чугуна.

4.4. Влияние пластической деформации на структуру и свойства чугуна сшаровидным графитом.

4.5. Краткие выводы по главе.

5. ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ДЛЯ ПАРЫ ТРЕНИЯ «РОЛИК-ТРУБА»

И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ.

5.1. Особенности структурного состояния поверхностного слоя материала трубной направляющей.

5.2. Выбор материала для направляющей трубы.

5.3. Особенности структурного состояния поверхностного слоя в стальных опорных роликах.

5.4. Выбор конструкционного материала для опорного ролика.

5.5. Разработка и исследование ферритного высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, диспергированной структурой и высокими составами.

5.5.1. Общая оценка рационального химического состава.

5.5.2. Разработка способов и режимов термической обработки.

5.5.3. Исследование влияния химического состава и термической обработки на механические свойства.

5.5.4. Исследование влияния кремния и структурных эффектов на триботехнические свойства.

5.5.5. Оценка целесообразности использования новых чугунов в паре трения качения «ролик-труба».

Актуальность проблемы. К стабильности и безотказности работы узлов трения механического оборудования всегда предъявляют повышенные требования. Особенно актуально это для машин, имеющих открытые узлы трения качения, подверженные воздействию производственной и окружающей атмосферы, для колес и механизмов самодвижущихся машин, работающих в открытых условиях.

Разработка, создание и эксплуатация конвейерного транспорта нового поколения - конвейеров с подвесной лентой (КПЛ) поставила целый ряд задач в области трибологии, материаловедения, в частности в области поведения металлов при высоких уровнях холодной пластической деформации в зоне контакта открытой пары трения качения «опорный ролик — направляющая труба» (далее - «ролик—труба»).

Интенсивный процесс изнашивания опорного ролика и трубной направляющей в процессе эксплуатации конвейеров с подвесной лентой определил необходимость изучения особенностей повышенного износа и искажения сечений опорных поверхностей в результате их контактного взаимодействия.

Важную роль при эксплуатации таких узлов трения качения играют тепловые и физико-химические процессы, развивающиеся непосредственно в зоне трения, поэтому подбор рационального конструкционного материала для элементов открытой пары трения должен осуществляться, исходя из условий обеспечения структурной стабильности материала при различных режимах и условиях работы конкретной триботехнической системы.

Целью настоящей работы является повышение механических и триботех-нических свойств конструкционных материалов открытой пары трения качения в конвейерах с подвесной лентой за счет обеспечения их структурной стабильности.

Автор защищает; результаты исследования контактного взаимодействия в открытой паре трения качения с проскальзыванием «ролик—труба» конвейера с подвесной лентой, включая особенности механизма изнашивания с учетом напряженного состояния деталей в контакте. результаты исследования особенностей структурного состояния поверхностного слоя низкоуглеродистой стали при высоких уровнях холодной пластической деформации в зоне контакта открытой пары трения качения «ролик-труба». результаты анализа системы Fe-C-Si с выявлением новых фазовых областей, моно- и нонвариантных равновесий, новых структурных составляющих, фазовых и структурных превращений. разработанные составы легированных ферритных кремнистых чугунов с шаровидным графитом и режим термической обработки отливок из них. выявленные экспериментально зависимости влияния кремния, дополнительного легирования комплексом Cu+Mo+Ti и термической обработки на механические и триботехнические свойства чугунов.

Общая методика исследований в работе базируется на сочетании теоретических и экспериментальных методов исследований. Основные результаты получены путем анализа разрезов и проекций части диаграммы стабильного равновесия сплавов Fe-C-Si. Эти данные использованы при планировании экспериментальных исследований, проводимых для проверки результатов теоретического анализа, определения особенностей структуры и свойств чугунов, окончательной корректировки их химического состава и режимов термической обработки отливок из них.

Достоверность полученных положений, выводов и рекомендаций подтверждается использованием современных методов структурного анализа, а также соответствием расчетных данных результатам опытно-промышленных испытаний.

Научная новизна работы состоит в получении ряда новых теоретических, экспериментальных и практических результатов в области поведения низкоуглеродистой стали при высоких уровнях холодной пластической деформации в зоне контакта открытой пары трения качения, а также в сфере создания и использования сплавов с заранее заданными свойствами.

1. Установлено, что в поверхностных и приповерхностных слоях трущихся деталей открытых пар трения качения материал изменяет свое физическое состояние, при этом может меняться механизм контактного взаимодействия, что вызывает преждевременное разрушение деталей узла трения.

2. Установлено, что во всех ранее использовавшихся вариантах сочетания стальной трубы с роликами из различных сталей происходит значительное разупрочнение стальных поверхностей пары трения в зоне контакта с их интенсивным износом, самозаклиниванием пары трения и аварийной остановкой конвейера.

3. Предложен рациональный вариант изготовления детали «ролик» в открытой паре трения качения «ролик-труба» из нового антифрикционного фер-ритного чугуна с шаровидным графитом при сохранении направляющей в виде трубной заготовки из низкоуглеродистой стали.

4. Подтверждено наличие в сплавах системы Fe-C—Si трех а-фаз, причем установлено, что в чугунах с повышенным содержанием кремния при субкритических температурах возможна микро- и наноразмерная гетерогенизация структуры путем спинодального расслоения феррита.

5. Установлено, что при комплексном легировании чугуна кремнием, медью, молибденом и титаном может быть обеспечен эффект многофазной микрогетерогенизации его структуры.

6. Установлено влияние выявленных структурных эффектов на изменение свойств ферритного чугуна с шаровидным графитом с приданием ему уникального сочетания высокой прочности, пластичности, ударной вязкости, износостойкости и антифрикционности при низкой твердости, хорошей прирабатываемости и практической безизносности сопряженного стального тела в узле трения.

7. Разработаны состав и технология получения нового антифрикционного чугуна, заявленного в качестве изобретения.

Практическая значимость и реализация результатов работы: разработаны состав антифрикционного чугуна, обеспечивающий высокую работоспособность узлов трения с низким коэффициентом трения и малым износом сопряженных деталей, и технология его получения;

- использованы новый сплав и технологические процессы его получения при изготовлении опытных партий опорных роликов для конвейеров с подвесной лентой (производства ООО «Конвейер»), к которым предъявляются высокие требования по износо- и ударостойкости.

Личный вклад автора в работы, выполненные в соавторстве и включенные в диссертацию, состоит в формулировании научной проблемы, связанной с разработкой специальных чугунов, и постановке задач исследования, в непосредственном участии на всех этапах проведения теоретических и экспериментальных исследований, в анализе и использовании полученных результатов.

Апробация работы. Материалы диссертации были доложены и обсуждены на международных научно-технических конференциях: «Современные проблемы машиноведения», г. Гомель 2006 г.; «Проблемы качества машин и их конкурентоспособности», г. Брянск, 2008 г.; региональных научных конференциях профессорско-преподавательского состава г. Брянск 2007—2008 гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано одиннадцать работ, в том числе две в изданиях по списку ВАК, одна разработка заявлена в качестве изобретения.

Структура и объем диссертации. Диссертация включает введение, пять глав, общие выводы, список использованной литературы из 155 наименований и приложения; она содержит 157 страниц текста, 68 рисунков, 9 таблиц и 28 страниц приложений.

Основные результаты и выводы

1. В поверхностных и приповерхностных слоях трущихся деталей открытых пар трения качения материал изменяет свое физическое состояние, при этом может меняться механизм контактного взаимодействия, что вызывает преждевременное разрушение деталей узла трения. Для придания поверхностям трения высокой износостойкости необходимо обеспечить гетерогенность структуры взаимодействующих материалов, которая должна соответствовать правилу Шарпи и обладать достаточной стабильностью в широком диапазоне рабочих температур и удельных нагрузок.

2. Процесс трения сопровождается высоким уровнем удельных нагрузок и контактных напряжений, причем давление и температура неразрывно связаны и оказывают совместное воздействие на структуру материала. Выбор материалов для пары трения должен обеспечивать протекание процессов, формирующих и стимулирующих образование в материале соответствующих износостойких структур.

3. Интенсивный износ трубчатых направляющих конвейера обусловлен структурными факторами и условиями нагружения. К наиболее значимым структурным факторам следует отнести разнозернистость; наличие крупных зерен и многочисленных пор, вследствие низкой раскисленности стали и протекающей в деформируемых слоях динамической рекристаллизации, которые препятствует равномерному течению деформированного металла и, укрупняясь в процессе деформации, выходят на изнашиваемую поверхность.

4. Разупрочненные полосы феррита интенсифицируют износ поверхности опорного ролика, являясь источником внутренних трещин, ответственных за скол его реборды. Причина возникновения слоев феррита — структурные изменения стали, протекающие в условиях сложного термосилового воздействия в зоне трения.

5. В чугунах с повышенным содержанием кремния (более 3 % масс.) возможно проявление структурного эффекта, заключающегося в спинодальном расслоении феррита на обычный (углеродистый) феррит и силикоферрит. Особенно характерно это для ферритных высокопрочных чугунов, содержащих 3,5.4,2 % кремния, что приводит к значительной а-стабилизации структуры чугунов и во многих случаях может обеспечить надежную работу узла трения без заметных структурных изменений.

При содержании в сплаве 4,2 % кремния количество силикоферрита в фер-ритной матрице чугуна достигает ~ 25 %, что обеспечивает его максимальную прочность и износостойкость.

6. В чугунах, легированных медью, металлическая матрица (ферритная или ферритно-перлитная) существенно пересыщена медью. В процессе искусственного старения при 400.500 °С происходит ее дисперсионное упрочнение за счет выделения медистой фазы. Этот эффект значительно усиливается при дополнительном легировании чугуна молибденом. При рациональном комплексном легировании чугуна кремнием, медью, молибденом и титаном может быть обеспечена стабильность резко измельченной структуры чугуна с комплексом высоких механических свойств (более высоком, чем у чугунов стандартных марок).

7. С использованием выявленных структурных эффектов разработан и заявлен в качестве изобретения антифрикционный ферритный чугун с повышенными механическими свойствами, особенностью структуры которого является высокая степень гетерогенизации феррита вследствие спинодального расслоения и дисперсионного упрочнения медистой фазой.

1. Аверченков, В.И. Конвейеры с подвесной лентой / В.И. Аверченков, С. В. Давыдов, В.П. Дунаев; под общ. ред. В.И. Аверченкова, В.Н. Ивченко М.: Машиностроение -1, 2004 - 256с.

2. Авт.св. СССР№ 1752819, кл. С 22 С 37/10.

3. Аскинази, Б. М. Упрочнение и восстановление деталей электромеханической обработкой / Б.М. Аскинази. — Д.: Машиностроение, 1977. — 184 с.

4. Бакли, Д. Поверхностные явления при адгезии и фрикционном взаимодействии: пер, с англ. А. В. Белого, Н. К. Мышкина/ Под ред. А. И. Свириденка М.: Машиностроение, 1986.-360 с.

5. Бача, Й. Влияние пластической деформации на структуру и свойства чугуна с шаровидным графитом / Й.Бача, А.С. Чаус // Металловедение и термическая обработка металлов. — 2004. №5 - С. 11-24.

6. Беккерт, М. Способы металлографического травления: справочник / М. Бек-керт, X. Клемм; пер. с нем. Н.И. Туркиной и Е.Я. Капуткина. М: Металлургия, 1988.- 400с.

7. Бершадский, Л.И. Масштабное переупорядочение структуры и энтропийные эффекты при трении и износе металлов / Л.И. Бершадский //Физика износостойкости поверхности металлов — 1988 —С.166-182.

8. Бобро, Ю. Г. Легированные чугуны / Ю. Г. Бобро. — М.: Металлургия, 1976. 287с.

9. Богомолова Н.А. Практическая металлография / Н.А. Богомолова. — М.: Высшая школа, 1978. С.8-9, 12-17.

10. Боуден, Ф.П. Трение и смазка: учебник / Ф.П. Боуден, Д. Тейбор М.: Машгиз, I960., 542 с.

11. Бунин, К.П. Основы металлографии чугуна: учебник / К.П. Бунин, Я.Н. Ма-линочка, Ю.Н Таран. М.: Металлургия, 1969. — 415с.

12. Буше, Н. А. Об исследованиях в области совместимости трущихся пар / Н. А. Буше // Пробл. трения и изнашивания 1970, - вып. 1. — С. 17-21.

13. Буше, Н.А. Трение, износ и усталость в машинах: учебник / Н.А. Буше. М.: Транспорт, 1987. - 223с.

14. Васильева, А.Г. Деформационное упрочнение закаленных конструкционных сталей / А.Г. Васильева. — М.: Машиностроение, 1981. — 315с.

15. Вербек, Г. Современное представление о сцеплении и его использовании / Г. Вербек // Железные дороги мира. М.: Транспорт, 1989.- С.67-72.

16. Виноградов, В.Н.Износостойкость сталей и сплавов / В.Н. Виноградов, Г.М. Сорокин. М: Нефть и газ, 1994 - 413с.

17. Виноградов, В.Н. Ударноабразивный износ буровых долот/ В.Н. Виноградов, Г.М. Сорокин, Г.К Шрейбер — М.: Недра, 1975. 166с.

18. Воинов, Б. А. Износостойкие сплавы и покрытия / Б.А. Воинов М.: Машиностроение, 1980—120с.

19. Гарбер, М.Е. Отливки из износостойких белых чугунов / М.Е. Гарбер — М.: Машиностроение, 1972.—112 с.

20. Гаркунов, Д.Н. Триботехника / Д.Н. Гаркунов.- М.: Машиностроение, 1989. -327 с.

21. Геллер, Ю.А. Инструментальные стали/Ю.А. Геллер — М.: Металлургия, 1983.-568 с.

22. Головин, Г.Ф. Высококачественная термическая обработка/Г.Ф. Головин.— JL: Машиностроение, 1990-223 с.

23. Гордиенко, J1.K. Субструктурное упрочнение металлов и сплавов/ JI.K. Горди-енко.-М.: Наука, 1973.-153 с.

24. Горелик, С.С. Рекристаллизация металлов и сплавов/ С.С. Горелик, С.В. До-баткин, Л.М. Капуткина. М.: МИСИС, 2005. - 432 с.

25. Горячева, И.Г., Контактные задачи в трибологии / И.Г. Горячева, М.Н. Добы-чин.-М.: Машиностроение, 1988.—256 с.

26. Горячева, И. Г. Контактная задача качения вязкоупругого цилиндра по основанию из того же материала/ И. Г. Горячева. //Прикладная математика и механика. 1973. т. 37.- вып. 5.- С. 925-933.

27. Гребенюк, С.С. К вопросу о механизме абразивного изнашивания/ С.С. Гребешок, JT.C. Ярмолов // Проблемы трения и изнашивания. —1973.-№ 3.- С. 15-19.

28. Гречин, В.П. Износостойкие чугуны и сплавы/ В.П. Гречин. — М.: Машгиз, 1961 126 с.

29. Гринберг, Н.А. О влиянии легирования феррита и карбидной фазы на износостойкость сталей/ Н.А. Гринберг, JI.C. Лившиц, B.C. Щербакова // Металловедение и термическая обработка 1971—№ 9. - С. 57-59.

30. Грипачевский, А.Н. Самоорганизация вторичных структур при трении меди и бронзы по стали/ А.Н. Грипачевский, А.В. Верещак, В.В. Горский // Трение и износ.—1992.— том 13.- № 4. С.647-653.

31. Громаковский, Д.Г. Система понятий и структура моделей изнашивания/ Д.Г. Громаковский //Трение и износ — 1997 Т. 18— № 1.— С.22-24.

32. Демкин, Н. Б., Определение фактической площади касания двух тел при помощи угольных пленок/ Н. Б. Демкин, А. А. Ланков // Заводская лаборатория 1965-№ 6 - С.739-740.

33. Джонсон, Д. Механика контактного взаимодействия/ Д. Джонсон. М.: Мир, 1989.-510 с.

34. Дроздов, Ю. Н. Обобщенная зависимость для расчета коэффициента трения скольжения в тяжелонагруженном контакте/ Ю. Н. Дроздов // Теория и практика повышения долговечности изделий / Пермский политехи, ин-т. Пермь, 1968 — С.153-159.

35. Евдокимова, А.Н. К вопросу определения температуры поверхности при высокоскоростном трении с учетом направленности сдвиговых деформаций/ А.Н. Евдокимова // Трение и износ 1996 - том 17 - № 4 - С.475-Ч79.

36. Жарков, В.Я. Влияние величины зерна феррита в железоуглеродистых сплавах на сопротивление изнашиванию и другие механические свойства/ В.Я. Жарков//Вестник БГТУ.- 2004.-№4.-С.23-27.

37. Жуков, А.А.// Литейное производство.- 1957 № 11. - С. 16.

38. Жуков, А.А. Износостойкие отливки из комплексно-легированных белых чугунов / А.А. Жуков, Г.И. Сильман, М.С. Фрольцов. — М.: Машиностроение, 1984. 104 с.

39. Жуков, А.А. Структура стали и чугуна и принцип Шарпи/ А.А. Жуков, JI.3. Эп-пггейн, Г. И. Сильман.-Изв. АН СССР. Металлы, 1971.-№ 2.- С. 145-152.

40. Иванова, B.C. Синергетика: Прочность и разрушение металлических материалов /B.C. Иванова-М.; Наука, 1992. 160 с.

41. Иванова, B.C. Природа усталости металлов/ B.C. Иванова, В.Ж. Терентьев — М.: Металлургия, 1975. 456 с.

42. Кабалдин, Ю.Г. Синергетический подход к процессам трения и смазочного действия СОЖ при резании/ Ю.Г. Кабалдин // Вестник машиностроения-1996.-№ 12.-С. 23-30.

43. Кащеев, В.Н. Абразивное разрушение твёрдых тел / В.Н. Кащеев.— М.: Наука, 1970.-348 с.

44. Коган, А .Я. Взаимодействие колеса и рельса при качении/ А .Я. Коган // Вестник ВНИИЖТ. -2004.- № 5.- С. ЗЗ^Ю.

45. Костецкий, Б.И.Надёжность и долговечность машин/ Б.И. Костецкий, И.Г. Носовский, JI.M. Баршадский.-К.: Техника, 1975.-408 с.

46. Костецктй, Б.И. Сопротивление изнашиванию деталей машин/ Б.И. Костецктй — К: Машгиз, 1959-478 с.

47. Костецкий, Б.И. Структурно-энергетическая приспосабливаемость материалов при трении/ Б.И. Костецктй // Трение и износ 1985-Т.6.- № 2 - С. 201-212.

48. Крагельский, И.В. Основы расчетов на трение и износ/ И.В. Крагельский, Н.М. Добычин, B.C. Камбалов.-М.: Машиностроение, 1977 526 с.

49. Крагельский, И.В. Трение и износ/ И.В. Крагельский; изд. 2-е перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 1968. — 480 с.

50. Крестъянов, В.И. Влияние легирования медью на особенности структуры и свойства высокоуглеродистых сплавов железа/ В.И. Крестъянов, С.С. Бакума, И.Г. Бродова // Физика металлов и материаловедение.— 2000 Т.90.- №2 — С. 65-71.

51. Криштал Ю.А.//Физика металлов и материаловедение-1965.—Т.19 вып.1-С.111- 116.

52. Криштал М. А. Механизм диффузии в железных сплавах/ М. А. Криштал-М: Металлургия, 1972 400 с.

53. Кужаров, А.С. Трибологические проявления самоорганизации в системе латунь — глицерин сталь/ А.С. Кужаров, Р. Марчак, Я. Гузик// Трение и износ-1996-Т. 17.-№ 1.-С. 113-122.

54. Кунявский, М.Н. Исследование фазовых превращений и структурных изменений в высокопрочных чугунах/ М.Н. Кунявский // Металловедение и современные методы термической обработки чугуна М.: Машгиз, 1955. - С. 58-77.

55. Куркумелли, Э.Г. Влияние аустенита в наплавленном металле на износостойкость и сопротивляемость ударам/ Э.Г. Куркумелли, Н.А. Гринберг, JI.C. Лившиц // Сварочноепроизводство-1965—№ 6. — С. 1—3.

56. Лавреньтьев, А.И. О связи износостойкости материалов с их физико-механическими свойствами/ А.И. Лавреньтьев // Проблемы трения и изнашивания— К, 1978-№13.-С. 23-26.

57. Лазерное и электроэрозионное упрочнение материалов / Под редакцией П.Н. Родина,-М.: Наука, 1986.-420 с.

58. Лахтин, Ю.М. Материаловедение: учебник для ВУЗов, 3-е издание/ Ю.М. Лахтин.-М.: Машиностроение 1990.-365 с.

59. Лейначук, Е.И. Электродуговая наплавка деталей при абразивном и гидроабразивном изнашивании/Е.И. Лейначук—К.: Наук, думка, 1985.-160 с.

60. Лившиц, Л.С. Основы легирования наплавленного металла/ Л.С. Лившиц, Н.А. Гринберг, Э.Г. Куркумелли //Абразивный износ.- М.: Машиностроение, 1969, С. 114-146.

61. Лившиц, Л.С. Распределение углерода и легирующих элементов между твёрдым раствором и карбидами в стали/ Л.С. Лившиц, B.C. Щербакова; Изв. АН.СССР. Металлы, 1967—№4 С. 73-76.

62. Лужнов, Ю.М. Трение качения в условиях атмосферного и производственного воздействия/ Лужнов Ю.М // Трение и смазка в машинах и механизмах — 2006 -№5.-С. 18-25.

63. Лучкин, B.C. Факторы износостойкости белых хромистых чугунов/ B.C. Лучкин, В.М. Снаговский, Ю.Н. Таран // Литейное производство—1976 -№11— С. 9-11.

64. Львов, П.Н. Основы абразивной износостойкости деталей строительных машин/ Львов П.Н.-М.: Стройиэдат, 1972.-72 с.

65. Любарский, И.М. Металлофизика трения/И.М. Любарский, Л.С. Палатник.-М.: Металлургия, 1976— 176 с.

66. Макушок, Е.М. Самоорганизация деформационных процессов/ Е.М. Маку-шок — Мн.: Наука и техника, 1991.— 272 с.

67. Мамаксудов, С.М. О механизме разрушения термически обработанной стали при абразивном изнашивании/ С.М. Мамаксудов // Металловедение и термическая обработка металлов. -1983.-№5.-С. 33-34.

68. Марченко, Е.А. О природе разрушения поверхности металлов при трении/ Е.А. Марченко-М.: Наука, 1979. 118 с.

69. Медь в черных металлах / Под ред. И. Ле Мея и Л. М.-Д. Шетки: пер. с англ. под ред. О.А. Банных М.: Металлургия, 1988. - 312 с.

70. Меськин, B.C. Основы легирования стали/ B.C. Месышн.- М.: Металлургия, 1964.-684 с.

71. Михин, Н. М. О связи площади касания и сближения при неподвижном и скользящем контактах/ Н. М. Михин // Трение твердых тел М., «Наука», 1964, С. 62-65.

72. Михин, Н.М. Трение в условиях пластического контакта/Н.М. Михин.-М., «Наука», 1968.- 104 с.

73. Неклюдова, Г.А. Решение задачи термоупругости с использованием КЭ высокой точности //Динамические и технологические проблемы механики конструкций и сплошных сред: материалы XII Междунар. симпозиума.- М.: МАИ, 2006.- С. 121-124.

74. Новиков, С.П. Напряженно-деформационное состояние в области контакта массивных деталей и оболочек: дис. канд. техн. наук./ С.П Новиков.— Брянск: 2002.-151 с.

75. Основы трибологии (трение, износ, смазка): Учебник для технических вузов. 2-е изд. переработ, и доп./ А.В. Чичинадзе, Э.Д. Браун, Н.А. Буше и др.; Под общ. Ред. А.В. Чичинадзе. — М.: Машиностроение, 2001.— 664с

76. Панащенко, Н.И. Методика определения экономической эффективности производства и применения изделий с защитными покрытиями/ Н.И. Панащенко// Автоматическая сварка 1996. - № 9. - С. 43-51.

77. Папшев, Д. Д. Отделочно-упрочняющая обработка поверхности пластическим деформированием/ Д.Д. Папшев-М.: Машиностроение, 1978 152 с.

78. Плазменное поверхностное упрочнение / Лещинский Л.К. и др.— К.: Техника, 1990.-248 с.

79. Повышение несущей способности деталей машин алмазным выглаживанием / Яценко В.К. и др.-М.: Машиностроение, 1985. -280 с.

80. Подопригора, Ю.А. Внедрение конвейера с подвесной лентой/ Ю.А. Подо-пригора, В.Н. Ивченко, В.Ф. Щупановский, В.Я. Бабай //Горный журнал 1997. - № 5-6,- С. 72-75.

81. Полищук, И.Е. Влияние легирования большим количеством марганца, молибдена, ванадия на структуру и износостойкость материала/ И.Е. Полищук // Литые износостойкие материалы.— 1975. — С. 47—49.

82. Получение высокопрочного чугуна модифицированием комплексными лигатурами. РТМ 27-00-328-75//Министерство машиностроения для легкой и пищевой промышленности и бытовых приборов СССР. — М.: 1976 44 с.

83. Польцер, Г. Основы трения и изнашивания/ Г. Польцер, Ф. Майсснер; пер. с нем. О.Н. Озерского, В.Н. Польянова /Под ред. М.Н. Добычина. М.: Машиностроение, 1984. - 264 с.

84. Попов, B.C. Влияние карбидов на абразивную износостойкость сплавов/ B.C. Попов, ПЛ. Нагорный// Литейное производство 1969-№ 8. — С. 27-29.

85. Попов, B.C. Влияние типа кристаллической решётки и дисперсности структурных составляющих сплавов на сопротивляемость разрушению при абразивном изнашивании / Попов B.C., Н.Н. Брыков // Физика, химия, механика материалов— 1967. Т.З.-№ 4.-С. 432-435.

86. Попов, B.C. Долговечность оборудования огнеупорного производства / B.C. Попов, Н.Н. Брыков, Н.С. Дмитриченко. М.: Металлургия, 1978. - 232 с.

87. Попов, B.C. Исследование влияния карбидной фазы на износостойкость сплавов в абразивной среде/ B.C. Попов, Н.Н. Брыков // Металловедение и термическая обработка металлов.-1968.-№ 1.-С. 93-96.

88. Попов, B.C. Микроразрушение металла при абразивном изнашивании/

89. B.C. Попов, Г.И. Василенко // Металловедение и термическая обработка — 1968.-№ 7.-С. 28-31.

90. Попов, С. М. Превращения в поверхностном слое сталей при абразивном износе/ С.М. Попов, B.C. Попов // Металловедение и термическая обработка металлов.— 1973.- № 3.- С.60-62.

91. Попов, B.C. Связь между износостойкостью и энергией разрушения упрочняющей фазы сплавов/ B.C. Попов, П.Л. Нагорный, А.Б. Шумикин // Физика, химия, механика материалов 1971. Т.7. -№ 1.-С. 41-47.

92. Попов, B.C. Стойкость комплексно-легированных аустенитных сплавов при абразивном износе / B.C. Попов, П.Л. Нагорный// Металловедение и термическая обработка металлов.-1971№ 3 .-С. 69-71.

93. Присевок, А. Ф. Исследование механизма разрушения сплавов при трении их о закрепленные абразивные зерна/ А.Ф. Присевок, Г.М. Яковлев, В.И. Даукнис // Прогрессивная технология машиностроения — Минск.: Вышэйшая школа, 19711. C.120-126.

94. Рыбакова, Л.М., Структура и износостойкость металла/ Л.М. Рыбакова, Л.И. Куксенова.-М.: Машиностроение, 1982.-212 с.

95. Рыжов, Э.В. Комплексный параметр для оценки состояния поверхности трения/ Э.В. Рыжов, А.Г. Суслов, А.П. Улашкин // Трение и износ.—1980.-Т.1.-№ З.-С. 436-439.

96. Рыжов, Э.В. Технологическое обеспечение эксплуатационных свойств деталей машин/ Э.В. Рыжов, А.Г. Суслов, В.П. Федоров. М. : Машиностроение, 1979 — 176 с.

97. Семенов, А.П. Методы и средства упрочнения поверхностей деталей машин концентрированными потоками энергии / А.П. Семенов и др. — М.: Наука, 1992.-324 с.

98. Сильман Г.И., Камынин В.В., Харитоненко С.А. Антифрикционный чугун. Положительное решение по заявке на изобретение № 2004118167/02 от 15.06.04.

99. Сильман, Г.И. Влияние кремния на характер изменения механических свойств ЧШГ / Г.И. Сильман, Л.В. Перегудов, Кабинов Д.А.// Технология машиностроения. Вып.ЗЗ.-Тула: Изд-во ТПИ, 1973. С. 94-97.

100. Сильман, Г.И. Влияние меди на структурообразование в чугуне/ Г.И. Сильман, В.В. Камынин, А.А. Тарасов // Металловедение и термическая обработка металлов.- 2003.- №7.- С. 15-20.

101. Сильман, Г.И. Влияние химического состава и скорости охлаждения на структуру и свойства ЧШГ в толстостенных отливках/ Г.И. Сильман, Ю.П. Симаков, Ю.Г. Четников // Литейное производство. 1976—№9 — С. 2-5.

102. Сильман, Г.И. О гетерогенизации феррита в кремнистых чугунах/ Г.И. Сильман, А.А. Жуков // Металловедение и термическая обработка металлов — 1978,-№7.-С. 28-31.

103. Сильман, Г.И. О расслоении расплава в системе Fe-C—Si // Материаловедение и производство: Межвузов, сб. науч. тр. Вып. 2 / Под ред. Г. И. Сильмана-Брянск: Изд-во БГИТА, 2001. С. 69-76.

104. Сильман, Г.И. О механизмах влияния меди на формирование структуры в чугуне/ Г.И. Сильман, В.В. Камынин, В.В. Гончаров // Металловедение и термическая обработка металлов — 2007 -№8. С. 16-22.

105. Сильман, Г.И. Особенности микроструктуры и распределения элементов в комплексно-легированых белых чугунах / Г.И. Сильман, М.С. Фрольцев, А.А. Жуков //Металловедение и термическая обработка металлов 1981.-№1.-С. 52-55.

106. Сильман, Г.И. Комплексный модификатор/ Г.И. Сильман // Патент СССР № 1745127.-БИ, 1992, 24.

107. Сильман, Г.И. Материаловедение. Учебное пособие для втузов/ Г.И. Сильман. — Брянск: Изд-во Брянской государственной инженерно-технологической академии (БГИТА), 2006. 89 с.

108. Сильман Г.И. Медь в отливках из чугуна с пластинчатым и шаровидным графитом/ Г.И. Сильман, В.А. Тейх, Г.С. Сосновская //Литейное производство.— 1975,-№ 10.-С. 8-9.

109. Сильман, Г.И. Получение ЧШГ, обладающих повышенной прочностью и пластичностью / Г.И. Сильман, А.А. Жуков, Ю.А. Ненахов и др. // Прогрессивная технология литых заготовок Тула: Изд-во ТЛИ, 1972,- С. 114-119.

110. Сильман, Г.И. Построение и анализ политермических разрезов диаграммы стабильного равновесия Ft-C-Si / Г.И. Сильман, В.В. Камынин, С.А. Харито-ненко// Вестник БГИТА/Под ред. Г.И. Сильмана- Брянск: Изд-во БГИТА, 2005.-Вып. 1.-С. 29-38.

111. Сильман, Г.И. Разработка и исследование износостойких комплексно-легированных чугунов / Г.И. Сильман, М.С. Жуков А.А. Фрольцов // Металловедение и термическая обработка металлов-1978.—№ 3 С. 74—75.

112. Сильман, Г.И. Расчет, построение и анализ изотермических разрезов стабильной диаграммы Fe-C-S / Г.И. Сильман, В.В. Камынин, С.А. Харитоненко // Вестник БГИТА / Под ред. Г.И. Сильмана.- Брянск: Изд-во БГИТА, 2005. -Вып.1. — С. 16-28.

113. Сильман Г.И. Синтез легированных Fe-C-сплавов с композиционным упрочнением на основе геометрической термодинамики: дис. д-ра техн. наук./ Г.И. Сильман. М.: 1987. - 483 с.

114. Сильман, Г.И. Структура и свойства чугунов с легирующими элементами/ Г.И. Сильман, В.А Тейх // Металловедение и термическая обработка металлов — 1969-№ 11.-С. 28-31.

115. Сорокин, Г.М. Влияние механических характеристик стали на её абразивную износостойкость/Г.М. Сорокин // Вестник машиностроения. —1975 № 5 — С. 35-38.

116. Сорокин, В.М. Повышение качества поверхности и долговечности деталей машин ударно-импульсной и комбинированной обработкой/ Г.М. Сорокин — Н.Новгород: ATM, 1996.- 180с.

117. Справочник по триботехнике / Под общ. ред. М.Хебды, А.В.Чичинадзе. В 3 т.; Т.1.: Теоретические основы. М.: Машиностроение, 1989. - 400 с.

118. Тененбаум, М.М. Сопротивление абразивному изнашиванию/ М.М. Тененба-ум. -М.: Машиностроение, 1976. — 271 с.

119. Тихонович, В.И. Диаграммы состав — износостойкость гетерогенных сплавов. — В кн.: Диаграммы состояния в материаловедении/ В.И. Тихонович, В.А. Локтионов.- К.: ИПМ АН УССР, 1980, с. 67-71.

120. Ткачёв, В.Н. Износ и повышение долговечности детали сельскохозяйственных машин/ В.Н. Ткачёв. -М.: Машиностроение, 1971.-264 с.

121. Трайно, А.И.Формирование микроструктуры и свойств при деформационно-термической обработке высокопрочного чугуна с шаровидным графитом/ А.И. Трайно, B.C. Юсупов, А.А. Кугушин // Металловедение и термическая обработка металлов 1999 - №11.- С. 21 -25.

122. Трибология. Физические основы, механика и технические приложения: учебник для вузов/И.И. Беркович, Д.Г. Громаковский: под общ. ред. Д.Г. Громаковско-го. Самар: Самар. гос. техн. ун-т, 2000. — 268 с.

123. Тушинский, Л.Н. Теория и технология упрочнения металлических сплавов/ Л.Н. Тушинский Новосибирск,- Наука, 1990 - 230 с.

124. Упрочнение поверхностей деталей комбинированными способами / А.Г. Бойцов и др.-М.: Машиностроение, 1991.-276 с.

125. Устойчивость фаз в металлах и сплавах / Пер. с англ. А.М.Захарова, Г.Л. Краско, Б.М.Могутнова, Э.М.Эпштейна / Под ред. Д.С.Каменецкого М.; Мир, 1970.-408 с.

126. Фарбер, В.М. Вклад диффузионных процессов в структурообразование при интенсивной холодной пластической деформации металлов/ В.М. Фарбер // Металловедение и термическая обработка металлов. 2002. — №8.- С. 3-9.

127. Федоров, В.В. Термодинамические аспекты прочности и разрушения твердых тел / В.В. Федоров.- Ташкент: Фан, 1979 — 168 с.

128. Харитоненко С.А. Влияние и использование особых структурных эффектов в чугунах стабильной системы Fe-C-Si. дис. канд. техн. наук / С.А. Харитоненко-Брянск: 2005.-190 е.;

129. Хрущёв, М.М. Абразивное изнашивание/ М.М. Хрущёв, М.А. Бабичев. М.: Наука, 1970.-252 с.

130. Хрущев, М.М. Исследование изнашивания металлов/ М.М. Хрущёв, М.А. Бабичев.- М.: Изд. АН СССР, 1960.- 351 с.

131. Хрущев, М.М. Сопротивление абразивному изнашиванию и модуль упругости металлов и сплавов/ М.М. Хрущёв, М.А. Бабичев // Доклады АН СССР- I960 — Т.131—№6, —С. 1319-1322.

132. Цеснек, JT.C. Механика и микрофизика истирания поверхностей/ Л.С. Цеснек. — М.: Машиностроение, 1979.-263 с.

133. Чугун: справ, изд. / Под ред. А.Д. Шермана и А.А. Жукова. М: Металлургия, 1991.-576 с.

134. Шабуев, С. А. О влиянии состава и структуры хромистых сплавов на их абразивную износостойкость / С.А. Шабуев, С .Я. Мкртычан, В.И. Пищанский // Литейное производство — 1972 — №3 — С. 28-29.

135. Шадров, Н.М. Влияние молибдена, ванадия, ниобия на абразивную износостойкость высокохромистого чугуна/ Н.М. Шадров, Л.Г. Коршунов, В.П. Черем-ных // Металловедение и термическая обработка металлов — 1983.—№ 4 .-С. 33—36.

136. Шиняев, А.Я. Фазовые превращения и свойства сплавов при высоком давлении/ А.Я. Шиняев. М.: Наука, 1973.-153 с.

137. Шнейдер, Ю. Г. Образование регулярных микрорельефов на деталях и их эксплуатационные свойства/ Ю. Г. Шнейдер — Л.: Машиностроение, 1972 — 240 с.

138. Шурин, А. К. Диаграммы состав — свойство квазибинарных и квазитройных эвтектических систем с фазами внедрения / А. К. Шурин //Диаграммы состояния в материаловедении.- Киев: ИПМ АН УССР, 1980.- С. 59-67.

139. Шурин, А.К. Диаграмы состояния железа с фазами внедрения как основа разработки износостойких эвтектических сталей / А.К. Шурин, В.Е Панарин // Металловедение и термическая обработка металлов 1984. —№ 2 — С. 55—57.

140. Энергетический анализ процессов изнашивания деталей машин/ Б. И. Костец-кий и др. //Машиноведение. —1974 —№ 4 — 89 с.

141. Cailer, F.W. On the action of locomotive driven wheel / F.W. Carter // Proceedings of Royal Society of London. 1926. - Ser. A. -V.l 12. - P. 151-157.

142. Deters, L. Friction and wear in highly loaded sliding contacts under mixed lubrication conditions / L. Deters, G. Fleischer and D. Weinhauer .- WTC—1, Abstract of papers, 1997.-528 p.

143. Dumitrescu, T. 57 Congres International de Fonderie/ T. Dumitrescu — Brighton, 1970.- 21 lp.

144. Evang GJ. Selection of hard facing alloys a seminar report/ G.J. Evang // Welding and metal fabrication. -1977. -V45 №1. - P. 14-19.

145. Fremunt, P. Vysokolegovana vanadova litina / P. Fremunt, B. Pacal, Z. Rusnak. -Slevarenstvi, 1971.-Bd. 19.-N.9.- P. 384-387.

146. Fulcher, J.K. The effect of carbide volume fraction on the low steel abrasion resistance of high Cr-Mo white cast irons/ J.K. Fulcher, Т.Н. Kosel, N.F. Fiore // Wear-1983.-V.84 — №3. -P 3.

147. Goerens P., Dobbelstein W. Metallurgies 1908.-№5. P. 561.

148. Gottschalk, V. Umformen von Gusseisen mit Kugelgraphit/ V. Gottschalk, K. Herfurt//Fertigungstechnik und Betrib.- 1979.-Bd.29.-№ 12. -P. 686-689.

149. Martens A. Z. VDJ 22.- 1978.-P. 11.

150. Knothe, K. Normal and tangential contact problem with rough surfaces / Proc. and mini conf on contact mechanics and wear of rail/ K. Knothe, A. Theiler //Wheel systems-Budapest: 1996.-P. 34^43.

151. Ohtani, M. Science reports of Research Institutes/ M. Ohtani. — Tohoku University, A, 1955, V.7.-№5.-P. 487-^99.

152. Zhukov A. A. Metals Forum, 1979.-V.2.-№2. - P. 127-156.