close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

Улучшение качества и скорости комплектации заказов;pdf

код для вставкиСкачать
XХ Международная научно-практическая конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ»
Секция 6: Материаловедение
ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ И АНТИФРИКЦИОННЫХ СВОЙСТВ
ГРАФИТИЗИРОВАННОЙ ЗАЭВТЕКТОИДНОЙ СТАЛИ, ЛЕГИРОВАННОЙ
АЛЮМИНИЕМ И МЕДЬЮ
Степанова Н.В.
Научный руководитель: Батаев А.А., д.т.н., профессор
НГТУ, 630073, Россия, г. Новосибирск, пр-т К.Маркса, 20
[email protected]
Сплавы на основе заэвтектоидной стали с
высоким
содержание
меди
являются
перспективными
антифрикционными
материалами для крупных узлов трения
скольжения [1]. Коэффициент трения скольжения
является
определяющим
параметром
для
подобных материалов. На данный момент в
крупных узлах трения скольжения используется
бронза (ГОСТ 493), либо антифрикционный чугун
АЧС-1 (ГОСТ 1585). В виду этого, исследования,
направленные на изучение влияния меди на
свойства заэвтектоидной стали, для сравнения их
с
существующими
материалами
является
актуальным.
Для изучения влияния меди на структуру и
антифрикционные свойства графитизированной
заэвтектоидной стали, легированной алюминием
были отлиты 4 образца стали с различным
содержанием меди в индукционной печи ОКБ-281
с основной футеровкой и емкостью тигля 750 кг.
Для получения в структуре глобулярного графита
было
применено
внутриформенное
модифирование силикокальцием (ГОСТ 4762).
Химический анализ отливок проведен на
оптическом эмиссионном спектрометре «ARL
3460 Quantris». Дюрометрические испытания
образцов
выполнены
на
микротвердомере
402MVD и приборе ТШ-2. Коэффициент трения
скольжения материалов определялся при скорости
скольжения 50 м/мин в условиях смазки пары
трения минеральным маслом на машине трения
ИИ5018 по схеме «диск – колодка». Площадь
контакта составляла 2 см2.
Al
Fe
Ост.
0,1
2,97
5,03
8,76
1,2
S
0,01
P
0,01
Si
0,29
Mn
0,36
2,1
1
2
3
4
Рис. 1 – Структура графитизированной
заэвтектоидной стали, содержащей 0,1 % Cu и 1,2
% Al
Таблица 1 - Результаты химического анализа
Cu
C
№
графит имеет хлопьевидную форму значительных
изменений формы и размера графита не
происходит. При повышении содержания меди до
8,76 % графит приобретает вермикулярную форму
с
междендритным
распределением.
Он
представляет собой мелкую сетку из пластинок
длиной около 1 - 2 мкм. Это связано с изменением
скорости кристаллизации. Так, если при
содержании меди 0,1 % графитовые включения
окружены ферритом (рис. 1), то уже при
содержании меди 2,97 % феррит в структуре не
встречается. С повышение содержания меди
дисперсность перлита увеличивается.
Результаты химического анализа представлены
в табл. 1.
В результате предыдущих исследований
металлографически выявлено, что медь влияет на
распределение графита в структуре чугуна [1]. В
данной работе исследовалось влияние меди на
процесс графитизации в заэвтектоидной стали.
При содержании меди до 5,03 % включительно
Рис. 2 – Структура графитизированной
заэвтектоидной стали, содержащей 8,76 % Cu и
1,2 % Al
При содержании меди 8,76 мас. % размер
медьсодержащих включений в среднем составляет
9 – 15 мкм, объемная доля частиц составляет 0,49
% (рис. 2). При меньшем содержании включения
97
XХ Международная научно-практическая конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ»
Секция 6: Материаловедение
меди методами оптической металлографии не
выявляются.
Зависимости микротвердости перлита и
твердости стали по Бринеллю от содержания
меди, введенной в сплав, представлены на рис. 3,
4.
Характер
изменения
твердости
и
микротвердости одинаков. При введении меди
твердость стали возрастает от 250 до 300 НВ (рис.
4). Микротвердость медьсодержащих включений
глобулярной формы, находящихся в сплаве с
8,76 % меди, составляет ~130 HV.
нагрузок коэффициент трения всех образцов,
содержащих медь ниже 0,01, что находится на
грани разрешающей способности датчиков
испытательной установки, то говорить о
снижении коэффициента трения при повышении
содержания меди невозможно. С повышение
содержания
меди
увеличивается
диапазон
нагрузок с низким коэффициентом трения. В
области высоких нагрузок на рис. 5 заметно
снижение коэффициента трения при увеличении
содержания меди.
0,13
0,12
450
Коэффициент трения скольжения
Микротвердость по
Виккерсу, HV
500
400
350
300
0
2
4
6
Cu, мас. %
8
10
Рис. 3 – Влияние содержания меди на
микротвердость перлита в графитизированной
заэвтектоидной стали
0,11
0,1
0,09
0,08
0,07
0,06
0,05
0,1 % Cu
2,97 % Cu
5,03 % Cu
8,76 % Cu
БрА9Ж3Л
АЧС-1
0,04
0,03
0,02
Твердость по Бринеллю, HB
0,01
350
0
0
500
1000
Нагрузка, Н
1500
2000
Рис. 5 – Коэффициент трения скольжения
графитизированной заэвтектоидной стали с
разнымсодержанием меди в сравнении с
БрА9Ж3Л и АЧС-1
300
250
Выводы:
1. Медь оказывает влияние на процесс
графитизации заэвтектоидной стали, за счет
повышения скорости кристаллизации.
2. С повышение содержания меди до 8,67 %
микротвердость перлита возрастает с 350 до
420 HV, что приводит к росту твердости с 250 до
300 НВ.
3. С повышение содержания меди в области
низких нагрузок увеличивается диапазон нагрузок
с низким коэффициентом трения, в области
высоких нагрузок коэффициент трения снижается.
200
0
3
Cu, мас. %
6
9
Рис. 4 – Влияние содержания меди на твердость
по Бринеллю графитизированной заэвтектоидной
стали
Для втулок в крупных узлах трения
скольжения важна твердость используемого
материала, поскольку зачастую проведение
термической
обработки
вала
затруднено
габаритными размерами детали. Для уменьшения
скорости износа вала твердость втулки должна
быть меньше либо сопоставима с твердостью вала.
Такие стандартные материалы, используемые в
крупных узлах трения скольжения, как БрА9Ж3Л
и АЧС-1 имеют твердость 100 НВ и 240 НВ
соответственно.
Коэффициент
трения
скольжения
предлагаемых
материалов
ниже,
чем
у
стандартных (рис. 5). Поскольку в области низких
Список литературы:
1. Головин
Е.Д.
Влияние
меди
на
антифрикционные свойства серых чугунов / Е.Д.
Головин, В.А. Кузнецов, В. Кумар, П.А. Попелюх,
Н.В.
Степанова
//
Обработка
металлов.
Технология. Оборудование. Инструменты. - 2012.
- № 1(54). - С. 81-84.
98
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа