Технологічні особливості процесу лиття та властивості сплавів системи Fe-Cu-S-P як замінників бронз для підшипників ковзання - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИНауковий керівник: доктор технічних наук, професор Марковський Євген Адамович Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України, старший науковий співробітник Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор, член-кореспондент НАН України Бабаскін Юрій Захарович, Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України, головний науковий співробітник кандидат технічних наук Андерсон Валерій Августович, ВАТ "КАМЕТ", завідувач відділу Захист відбудеться "29" березня 2001р. о 14-00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д26.232.01 Фізико-технологічного інституту металів та сплавів НАН України, м. З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Фізико-технологічного інституту металів та сплавів НАН України, м.У працях таких дослідників, як Бобро Ю.Г., Марковський Є.А., Кіріевський Б.А., Тихонович В.І., Жуков О.А., Смирнов А.І., Rote F.B. та інших, виконувались дослідження окремого легування міддю, сіркою, фосфором та у ряді випадків, комплексами типу Cu-P и Cu-S - для збільшення зносостійкості чавунів, дослідження обмежувалися зазначеними системами легуючих елементів. Але водночас не були проведені системні дослідження комплексу легуючих елементів Cu-S-P на зносостійкість Fe-C сплавів. Дана робота спрямована на дослідження технології отримання нових антифрикційних сплавів на основі заліза з вмістом вуглецю від 0,2 до 1%, які економно леговані міддю, сіркою й фосфором - легуючими елементами, що забезпечують утворення достатньої кількості спеціальних фаз з властивостями, подібними до твердих мастил, з метою економії дорогої й дефіцитної міді та альтернативної заміни мідних антифрикційних сплавів. Дисертаційна робота виконана у відділі нових литих матеріалів Фізико-технологічного інституту металів та сплавів НАН України в рамках плану науково-дослідної роботи: тема 1.6.5.383 виконується за постановою бюро ВФТПМ НАН України від 11.06.1996 р., протокол №9, назва: "Створення наукових принципів керування структурою і властивостями сплавів на базі системи Fe-Cr та Fe-Cr-C з метою створення нових економно легованих багатофункціональних сплавів для екстремальних умов експлуатації". Предметом дослідження є визначення раціонального вмісту легуючих елементів, котрі утворюють достатню кількість мідистих та неметалевих включень в литій структурі сплавів і забезпечують необхідні експлуатаційні та технологічні властивості Fe-Cu-S-P сплавів при литті підшипників ковзання.Аналіз вимог, що висуваються до технологічних властивостей ливарних антифрикційних сплавів показав, що визначення ливарних властивостей сплавів: усадки й рідкотекучості, на базі бінарних та багатокомпонентних систем не дозволяє визначити конкретні величини цих параметрів для багатокомпонентних сплавів, особливо при вмісті більш, ніж двох основних легуючих елементів. Відтак у якості основи ливарних антифрикційних сплавів доцільно використовувати ливарні вуглецеві сталі, леговані міддю, вміст котрої можна знизити за рахунок використання додаткового комплексу легуючих елементів - сірки й фосфору. Отримання багатофазної структури завдяки оптимальному легуванню заліза (сталі) міддю, сіркою й фосфором має забезпечити значне підвищення зносостійкості сплаву в умовах граничного тертя за рахунок ефектів масопереносу. Дослідження впливу легування міддю, сіркою та фосфором на кількість, розмір, розподіл та обємний вміст у структурі сплавів високомідистої фази й неметалевих включень проводили з використанням програмного методу аналізу структури, розробленого під керівництвом завідувача відділу нових литих матеріалів ФТІМС НАН України, д.т.н., проф. Встановлено, що легування Fe-Cu сплаву на основі сталі 20Л, що містить ~10% міді, сіркою та фосфором (~1%) підвищує зносостійкість сплаву до 3,5 разів порівняно з Fe-Cu сплавом при терті у парі зі сталлю 34ХН3М в нормалізованому стані з твердістю НВ=3000МПА.Проведено комплекс досліджень структурних особливостей, ливарно-технологічних та зносостійких властивостей сплавів системи Fe-Cu-S-P, який підтвердив правильність вибору легуючих елементів, котрі забезпечують утворення в литій структурі сплавів в процесі твердіння фаз типу твердих мастил, що надають сплавам необхідних властивостей. Встановлено, що за рахунок легування залізовуглецевого сплаву міддю, сіркою та фосфором в процесі виплавлення, у структурі сплаву утворюються неметалеві сульфідні фази типу Cu5FES6, Cu5FES4, Cu2S, FES, котрі виявляють властивості твердих мастил, які, у свою чергу, впливають на технологічні та зносостійкі властивості цих матеріалів. При збільшенні вмісту міді у сплаві від 5 до 15% мас. обємна кількість сульфідних фаз змінюється від 0,9 до 2,7%, а при збільшенні вмісту сірки у сплаві від 0,5 до 1,5% мас., обємна кількість змінюється від 0,4 до 5,8% - при середньому лінійному розмірі сульфідних включень не більше 7,5 мкм.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ