Розробка та застосування матеріалознавчих основ підвищення зносостійкості залізовуглецевих сплавів при абразивному зношуванні - Автореферат

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наукВстановлено, що зносостійкість металевої основи залізовуглецевих сплавів у порядку збільшення утворює такий ряд: ферит - мартенсит - аустеніт. Показано, що цей ряд зберігається в широкому діапазоні швидкості ковзання зразків по абразиву і температури зношуваної поверхні. На прикладі легування хромом і марганцем представлено принципи створення зносостійких сплавів. Основные положения работы получены в результате определения износостойкости сплавов системы Fe-C в максимально возможном диапазоне содержания углерода (0,08-4,3%) и с учетом возможного фазового состава структуры: феррит, феррит цементит, мартенсит, мартенсит цементит, аустенит мартенсит цементит. Установлено, что максимальной износостойкостью обладают сплавы со структурой аустенита при отсутствии цементита.Одну третину світових енергетичних витрат повязано з тертям і відновленням зношеного устаткування, при цьому половина усіх витрат виникає через абразивне зношування - процес руйнування поверхні тертя під впливом більш твердих частинок. Сплави на основі заліза є основним матеріалом для виготовлення деталей машин, які зазнають у процесі експлуатації абразивного зношування. 0103U000118) “Дослідження закономірностей опірності сталей і сплавів абразивному зношуванню при підвищеній температурі”, у виконанні яких автор приймав участь як відповідальний виконавець, а також ДБ 01225 (№ д.р. У звязку з цим у роботі поставлено такі завдання: - дослідження зносостійкості нелегованих залізовуглецевих сплавів при абразивному зношуванні в стандартизованих умовах без нагрівання в максимально можливому діапазоні вмісту вуглецю (0,08-4,30 %С) і з різним фазовим структурним станом: ферит, ферит цементит, мартенсит, мартенсит цементит, аустеніт мартенсит цементит; Показано, що в порядку збільшення зносостійкості металева основа залізовуглецевих сплавів утворює такий ряд: ферит - мартенсит - аустеніт.В першому розділі проведено огляд можливих шляхів вирішення проблеми створення сталей та сплавів, що є зносостійкими при абразивному зношуванні. Далі проводяться експериментальні дослідження з метою визначення залежностей зносу (зносостійкості) матеріалів від хімічного складу, структури і властивостей. Аналіз робіт, які присвячено моделюванню процесу абразивного зношування металевих матеріалів, показує, що як ранні, так і сучасні моделі не здатні прогнозувати зносостійкість при значному розширенні границь трибосистеми. Тому єдиним плодотворним напрямком підвищення опірності сталей та сплавів абразивному зношуванню залишається експериментальне вивчення їх зносостійкості. Зносостійкість залізовуглецевих сплавів при абразивному зношуванні в першу чергу залежить від співвідношення твердості абразиву і поверхні тертя.Незважаючи на великий інтерес дослідників до абразивного зношування матеріалів, у теперішній час потенційні можливості залізовуглецевих сплавів як зносостійких матеріалів повністю не реалізовано, що є актуальною проблемою матеріалознавства. З метою вирішення цієї проблеми у роботі запропоновано експериментальну і теоретичну бази для створення і використання сплавів на основі заліза раціонального складу, які є зносостійкими при абразивному зношуванні. Визначено порівняльний ряд зносостійкості можливих фаз металевої основи нелегованих залізовуглецевих сплавів у стандартизованих умовах абразивного зношування без нагрівання (ГОСТ 17367-71): ферит - мартенсит - аустеніт (у порядку збільшення зносостійкості). Вперше встановлено вплив швидкості ковзання (0,1мм/с - 3,5 м/с) і фрикційного нагрівання (20-290 ОС) на зносостійкість нелегованих залізовуглецевих сплавів з різним структурним станом. У той же час, для одержання високої зносостійкості сплавів зі структурою нестабільного аустеніту слід забезпечити підвищений вміст вуглецю при концентрації легувального елемента, достатній для гальмування графітизації і підвищення стійкості аустеніту до дифузійного розпаду.

Основний зміст роботи