Влияние дополнительного легирования сплава на основе чугуна с медью и серой (СЧCuS) на структуру, износ и массоперенос при внешнем трении
Проведены исследования влияния структурных особенностей сплавов типа СЧCuS, дополнительно легированных алюминием, хромом и титаном, на интенсивность изнашивания и состав перенесенного вещества на поверхность трения контртела из Ст5зак. Проведено дослідження впливу структурних особливостей сплаву тип...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Процессы литья |
|---|---|
| Datum: | 2012 |
| 1. Verfasser: | |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2012
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126227 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Влияние дополнительного легирования сплава на основе чугуна с медью и серой (СЧCuS) на структуру, износ и массоперенос при внешнем трении / И.В. Олексенко // Процессы литья. — 2012. — № 2. — С. 58-67. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-126227 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Олексенко, И.В. 2017-11-17T17:10:38Z 2017-11-17T17:10:38Z 2012 Влияние дополнительного легирования сплава на основе чугуна с медью и серой (СЧCuS) на структуру, износ и массоперенос при внешнем трении / И.В. Олексенко // Процессы литья. — 2012. — № 2. — С. 58-67. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. 0235-5884 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126227 15-194:546.22:539.62 Проведены исследования влияния структурных особенностей сплавов типа СЧCuS, дополнительно легированных алюминием, хромом и титаном, на интенсивность изнашивания и состав перенесенного вещества на поверхность трения контртела из Ст5зак. Проведено дослідження впливу структурних особливостей сплаву типу СЧCuS, які додатково леговані алюмінієм, хромом та титаном, на інтенсивність зношування та склад переносної речовини на поверхню тертя контртіла із Ст5зак. Influence a structural features of alloys such CЧCuS, additionally alloyed with aluminum, chromium and titanium on the wear rate and the composition of the transferred material on the friction surface of the counterface of hardenedsteel 5 was investigated. ru Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України Процессы литья Новые литые материалы Влияние дополнительного легирования сплава на основе чугуна с медью и серой (СЧCuS) на структуру, износ и массоперенос при внешнем трении published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Влияние дополнительного легирования сплава на основе чугуна с медью и серой (СЧCuS) на структуру, износ и массоперенос при внешнем трении |
| spellingShingle |
Влияние дополнительного легирования сплава на основе чугуна с медью и серой (СЧCuS) на структуру, износ и массоперенос при внешнем трении Олексенко, И.В. Новые литые материалы |
| title_short |
Влияние дополнительного легирования сплава на основе чугуна с медью и серой (СЧCuS) на структуру, износ и массоперенос при внешнем трении |
| title_full |
Влияние дополнительного легирования сплава на основе чугуна с медью и серой (СЧCuS) на структуру, износ и массоперенос при внешнем трении |
| title_fullStr |
Влияние дополнительного легирования сплава на основе чугуна с медью и серой (СЧCuS) на структуру, износ и массоперенос при внешнем трении |
| title_full_unstemmed |
Влияние дополнительного легирования сплава на основе чугуна с медью и серой (СЧCuS) на структуру, износ и массоперенос при внешнем трении |
| title_sort |
влияние дополнительного легирования сплава на основе чугуна с медью и серой (счcus) на структуру, износ и массоперенос при внешнем трении |
| author |
Олексенко, И.В. |
| author_facet |
Олексенко, И.В. |
| topic |
Новые литые материалы |
| topic_facet |
Новые литые материалы |
| publishDate |
2012 |
| language |
Russian |
| container_title |
Процессы литья |
| publisher |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| description |
Проведены исследования влияния структурных особенностей сплавов типа СЧCuS, дополнительно легированных алюминием, хромом и титаном, на интенсивность изнашивания и состав перенесенного вещества на поверхность трения контртела из Ст5зак.
Проведено дослідження впливу структурних особливостей сплаву типу СЧCuS, які додатково леговані алюмінієм, хромом та титаном, на інтенсивність зношування та склад переносної речовини на поверхню тертя контртіла із Ст5зак.
Influence a structural features of alloys such CЧCuS, additionally alloyed with aluminum, chromium and titanium on the wear rate and the composition of the transferred material on the friction surface of the counterface of hardenedsteel 5 was investigated.
|
| issn |
0235-5884 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126227 |
| citation_txt |
Влияние дополнительного легирования сплава на основе чугуна с медью и серой (СЧCuS) на структуру, износ и массоперенос при внешнем трении / И.В. Олексенко // Процессы литья. — 2012. — № 2. — С. 58-67. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT oleksenkoiv vliâniedopolnitelʹnogolegirovaniâsplavanaosnovečugunasmedʹûiseroisčcusnastrukturuiznosimassoperenosprivnešnemtrenii |
| first_indexed |
2025-11-25T22:33:26Z |
| last_indexed |
2025-11-25T22:33:26Z |
| _version_ |
1850570147399467008 |
| fulltext |
58 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2012. № 2 (92)
Новые литые материалы
УДК 669.15-194:546.22:539.62
и. в. олексенко
Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев
влияНие ДополНительНого легироваНия сплава
На осНове чУгУНа с меДью и серой (счCuS)
На стрУКтУрУ, изНос и массопереНос
при вНешНем треНии
Проведены исследования влияния структурных особенностей сплавов типа СЧCuS, допол-
нительно легированных алюминием, хромом и титаном, на интенсивность изнашивания и
состав перенесенного вещества на поверхность трения контртела из Ст5зак.
Ключевые слова: сплав, легирование, износ, массоперенос.
Проведено дослідження впливу структурних особливостей сплаву типу СЧCuS, які додатково
леговані алюмінієм, хромом та титаном, на інтенсивність зношування та склад переносної
речовини на поверхню тертя контртіла із Ст5зак.
Ключові слова: сплав, легування, зношування, масоперенос.
Influence a structural features of alloys such CЧCuS, additionally alloyed with aluminum, chromium
and titanium on the wear rate and the composition of the transferred material on the friction surface
of the counterface of hardenedsteel 5 was investigated.
Keywords: alloy, alloying, wear, mass transfer
В условиях нормального процесса трения, при котором интенсивность изнаши-
вания контактирующих поверхностей минимальная, наблюдается перенос ве-
щества. Когда этот процесс идет на молекулярном (атомном) уровне, интенсив-
ность изнашивания пары трения минимальная, при этом реализуются процессы
(эффекты) трения “безызносности” [1-5]. Процессы взаимного массопереноса
происходят и в тончайших приповерхностных слоях сплавов, деформированных
силами трения. Явления микродиффузии атомов элементов вещества были де-
тально исследованы в Физико-технологическом институте металлов и сплавов
НАН Украины (ФТИМС НАНУ) [6-9]. Эти исследования позволили установить, что
величина фрагментов частиц переноса материала одной поверхности на другую
в зависимости от вида трения (со смазкой, граничное и сухое трение) изменя-
ется в широком диапазоне. При трении с высокими параметрами PV и наличии
процесса схватывания неровностей поверхностей трения величина частиц для
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2012 № 2 (92) 59
Новые литые материалы
железоуглеродистых сплавов составляет 20 мкм и более. В то же время при нор-
мальных условиях изнашивания эти фрагменты не превышают 0,01-0,05 мкм, в
условиях проявления эффекта “безызносности” − < 0,001 мкм.
Таким образом, процесс изнашивания при минимальной интенсивности изна-
шивания на примере антифрикционных сплавов сопровождается массопереносом,
в котором участвуют вещества в наноразмерах. Этот процесс приводит, в свою оче-
редь, к образованию на трущихся поверхностях “защитных” слоев, в состав которых
входят вещества, обладающие свойствами твердой смазки – пластичные металлы
(Cu, Sn, Pb и другие) – графит, сульфид и т. п. С помощью управления процессами
массопереноса между трущимися поверхностями в ФТИМС НАНУ созданы анти-
фрикционные материалы на основе железоуглеродистых сплавов (сталей и чугунов).
В их структуре имеются самостоятельные компактные включения сульфидов на
основе Cu, Cu+Al, Cu+Cr, Cu+Ti, которые имеют преимущественно гексагональную
кристаллическую решетку, обладающую свойствами твердой смазки [10-13].
Для дальнейшего познания процессов массопереноса и управления образова-
нием защитных слоев на поверхностях трения различают свойства, которые обе-
спечивают возможную максимальную износостойкость. Проведены исследования
влияния структурных особенностей сплавов типа СЧCuS с различным дополнитель-CuS с различным дополнитель- с различным дополнитель-
ным легированием на интенсивность изнашивания и состав перенесенного вещества
на поверхность трения контртела из закаленной стали.
Испытания пар трения на износ проводили по схеме торцевого трения в усло-
виях граничного трения с машинным маслом при различных нагрузках: 100, 150
и 200 кг/см2 (10, 15 и 20 МПа). Длительность одного эксперимента пары трения с пло-
щадью контакта 1 см2 составляет 3 ч, повторность экспериментов − 3-5-кратная.
В табл. 1 представлен химический состав опытных сплавов. При легировании из-
носостойких сплавов массовая доля легирующих взята как усредненная. Структуры
этих сплавов приведены на рис. 1-3.
Все опытные сплавы имеют структуру половинчатого чугуна, состоящую из
трооститной матрицы, карбидной сетки, ε-Cu фазы и компактных включений суль-Cu фазы и компактных включений суль- фазы и компактных включений суль-
фидной фазы.
Легирование хромом и титаном уменьшает размеры ε-Cu фазы, так как не со-Cu фазы, так как не со- фазы, так как не со-
кращает массовую долю меди, входящую в состав сульфидов, в то время как алю-
миний способствует уменьшению массовой доли меди в сульфиде, в результате
чего вокруг них выделяются значительные по размерам оторочки ε-Cu фазы. При
легировании титаном массовой долей до 2 % (в данном случае 1,12 %) сферическая
форма сульфидных включений нарушается и становится лаптеобразной и в то же
время компактной.
В табл. 2 приведены данные о твердости сплавов и микротвердости структурных
фаз. Следует отметить, что по общей твердости опытных сплавов наблюдается
значительная разница в связи с действием на структуру добавочных легирующих
элементов. Минимальная твердость сплавов СЧCuS+Al определяется меньшим
количеством по отношению к другим сплавам, карбидной фазы и наличием доста-
точно большого количества ε-Cu фазы. Более высокая твердость сплавов СЧCuS+
+Ti и СЧCuS+Cr имеет место благодаря большему содержанию карбидной фазы,
таблица 1. средний химический состав исследуемых сплавов
Сплавы
Химический состав, мас. доля, % Приме-
чаниеC Si Mn P S Al Ti Cr Cu
СЧСuS + Al 3,39 0,42 0,23 0,33 0,55 1,57 0,17 0,10 4,56 сплав 1
СЧСuS + Cr 3,44 0,42 0,35 0,40 0,71 0,13 0,11 1,44 4,23 сплав 2
СЧСuS + Ti 3,29 0,40 0,49 0,41 1,20 0,22 1,12 0,10 4,72 сплав 3
60 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2012 № 2 (92)
Новые литые материалы
а сплава СЧCuS+Ti − вследствие повышенной микротвердости сульфидной фазы
и практического отсутствия ε-Cu фазы. Микротвердость фаз сплавов в литом со-Cu фазы. Микротвердость фаз сплавов в литом со- фазы. Микротвердость фаз сплавов в литом со-
стоянии, в свою очередь, зависит от их химического состава, на что существенно
влияют легирующие − медь, хром и титан.
В табл. 3 приведены данные химического состава фаз опытных сплавов.
Твердость карбидной фазы сплава с хромом максимальная из-за легирования
карбида значительным количеством хрома. В карбиде сплава с титаном содержится
значительное количество меди и серы и незначительное титана, что и характеризует
довольно низкую твердость карбида этого сплава.
Твердость матрицы сплавов, по-видимому, определяет содержание ле-
гирующих элементов. Так, в сплаве СЧCuS+Al массовая доля алюминия в
матрице ∼1,0 %, в СЧCuS+Cr хрома − ∼ 0,5 %, а в СЧCuS+Ti титана − < 0,1 %.
Такой же вывод напрашивается и по отношению к твердости сульфидной фазы. При
этом следует отметить, что основное количество титана в сплаве с этим элементом
находится в сульфиде, что приводит, в свою очередь, к увеличению массовой доли
меди в карбидной фазе. Особенности структурного и химического строения трех
а
б
Рис. 1. Структура сплава СЧCuS + Al в литом
состоянии: а – нетравленая; б − травленая
Сплав
Микротвердость, кг/мм2 Макро-
твердость,
НВкарбид матрица сульфид ε-Cu фаза
СЧСuS + Al 822 493 384 168 410
СЧСuS + Cr 860 483 193 мелкая 580
СЧСuS + Ti 683 436 235 мелкая 515
таблица 2. микротвердость фаз сплавов системы счCuS, дополнительно
легированных различными элементами
а
б
Рис. 2. Структура сплава СЧCuS + Cr
в литом состоянии: а − нетравленая;
б − травленая
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2012 № 2 (92) 61
Новые литые материалы
литых сплавов, дополнительно легиро-
ванных Al, Cr и Ti, оказывают довольно
существенное влияние на твердость
(табл. 4), а это, в свою очередь, − на
упругопластичные свойства микрообъ-
емов материала поверхности трения,
что в значительной мере влияет на из-
носостойкость пары трения в условиях
граничного изнашивания.
На рис. 4 приведены данные по из-
носу пар трения с опытными сплавами
в литом состоянии в зависимости от
нагрузки на поверхности трения. По
данным результатов триботехнических
исследований следует сделать вывод,
что для больших удельных давлений
целесообразно использовать сплав
системы СЧCuS+Al, для нагрузок
< 100 кг/см2 (10 МПа) − сплав с тита-
ном (СЧCuS+Ti). Сплав, дополнительно
легированный хромом, обеспечивает
минимальный износ подшипника (втул-
ки) в широком диапазоне нагрузок,
однако, вызывает повышенный износ
контртела.
С применением микроспектрально-
го анализа (����A-102) изучили ха-����A-102) изучили ха--102) изучили ха-
рактерные особенности изменения хи-
мического состава поверхности трения
антифрикционного сплава и контртела.
Это позволило оценить процесс мас-
сопереноса вещества антифрикци-
онного сплава на деформированную
трением поверхность контртела и роль
этого явления на интенсивность изна-
шивания. Глубина сбора информации
химического состава (проникновения
электронного луча) составляет ∼ 2 мкм.
Поэтому были рассчитаны толщины по-
верхностных слоев сплавов, участвую-
щих в процессе переноса вещества с
одной поверхности трения на другую,
исходя из значений величины изнаши-
вания, составляющих пару трения. Для
этого использовали зависимость:
= ,
I
l
S ×r
где l – толщина перенесенного слоя;
I – величина массового износа за один
та
б
л
и
ц
а
3
.
м
и
кр
о
хи
м
и
ч
е
с
ки
й
а
н
а
л
и
з
ф
а
з
с
п
л
а
в
о
в
Э
ле
-
м
ен
ты
Х
им
ич
ес
ки
й
со
ст
ав
, м
ас
. д
ол
я,
%
cп
ла
в
С
Ч
C
uS
+
A
l
cп
ла
в
С
Ч
C
uS
+
C
r
cп
ла
в
С
Ч
C
uS
+
T
i
ка
рб
ид
м
ат
ри
ца
су
ль
ф
ид
ε-
ф
аз
а
ка
рб
ид
м
ат
ри
ца
су
ль
ф
ид
ε-
ф
аз
а
ка
рб
ид
м
ат
ри
ца
су
ль
-
ф
ид
ε-
ф
аз
а
A
l
0,
35
0,
99
3,
20
2,
06
−
−
−
оч
ен
ь
м
ел
ки
е
вк
лю
че
ни
я
−
−
−
вк
лю
че
ни
й
пр
ак
ти
-
че
ск
и
не
т
S
i
0,
16
0,
97
0,
26
0,
14
0,
05
0,
52
0,
10
0,
07
0,
38
0,
05
P
0,
05
0,
03
0,
15
0,
00
0,
04
0,
08
0,
33
0,
00
0,
02
0,
51
S
0,
01
0,
47
21
,9
0
1,
30
0,
00
0,
48
29
,0
0
0,
19
0,
59
29
,0
0
T
i
−
−
−
−
−
−
−
0,
19
0,
08
1,
13
C
r
−
−
−
−
2,
85
0,
48
0,
32
−
−
−
M
n
0,
00
0,
00
7,
87
0,
03
0,
29
0,
06
8,
02
0,
23
0,
00
0,
94
F
e
97
,5
0
95
,7
0
10
,5
9
4,
56
96
,5
2
92
,9
4
15
,6
4
98
,7
8
92
,8
0
12
,2
8
C
u
0,
38
4,
30
22
,7
2
91
,8
7
0,
17
5,
23
45
,8
3
0,
45
5,
09
55
,8
1
62 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2012 № 2 (92)
Новые литые материалы
цикл испытания на трение; S – пло-
щадь контакта трущихся поверхно-
стей; ρ – удельная масса сплавов.
По данным величин изнашивания,
представленных на рис. 4, расчет
этих толщин для антифрикционных
сплавов составляет от 0,1 до 0,7 мкм,
а для контртела из закаленной стали
− от 0,5 до 1 мкм. Однако, фактиче-
ская толщина слоев перенесенного
металла в условиях нормального из-
нашивания с минимальными интен-
сивностями разрушения поверхно-
стей, при которых процесс переноса
обеспечивает создание «защитных»
пленок, на поверхности трения кон-
тртела на порядок и более меньше
наших расчетных величин.
В связи с этим максимальную и
минимальную толщину перенесен-
ных слоев металла можно оценить
как 103 Å и 102 Å, что подтверждает
представление о нанаструктурном
строении этих участков металли-
ческих поверхностей. Поэтому по-
лученные на микроспектральном
приборе составы пленок переноса
вещества являются относительными,
так как глубина проникновения электрон-
ного зонда значительно больше.
Однако, полученные данные (рис. 5-7)
позволяют оценить влияние химического
состава сплавов и его структурных особен-
ностей на интенсивность изнашивания,
которое зависит от состава перенесенных
защитных пленок. Следует, прежде всего,
отметить общие для всех пар трения закономерности процесса переноса между
трущимися поверхностями с участием трех сплавов системы СЧCuS, дополнительно
легированных алюминием, хромом и титаном. К такой закономерности, в первую
очередь, следует отнести то, что в процессе деформирования силами трения и в
результате массопереноса на поверхности сплавов уменьшается количество эле-
ментов, входящих в состав сульфидов (кроме титана). На поверхность контртела
переходят все легирующие элементы сплавов, независимо от их количества в со-
ставе сульфидной фазы.
Для сплавов с алюминием и титаном в составе пленок переноса содержится
медь, в то же время в сплаве с хромом этого элемента на поверхности контртела
нет. Это, вероятно, связано с тем, что очень мягкий сульфид, в основном, на основе
меди (см. табл. 2, 3), играя роль твердой смазки при высоких (больших) удельных
нагрузках на поверхность трения, удаляется, что приводит к увеличению износа
пары трения.
Сплав с алюминием в литом состоянии имеет минимальную твердость (410 НВ) и
а
б
Рис. 3. Структура сплава СЧCuS + Ti в литом со-
стоянии: а – нетравленая; б − травленая
таблица 4. твердость опытных
сплавов
Сплав
Твердость
HRС HB
СЧСuS + Al 42,2 390
СЧСuS + Cr 56,2 580
СЧСuS + Ti 52,0 515
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2012 № 2 (92) 63
Новые литые материалы
Рис. 4. Зависимость интенсивности изнашивания пар трения от нагрузки при гра-
ничном трении; пары трения: а – СЧCuS+Al-Ст5зак, б – СЧCuS+Cr-Ст5зак, в – СЧCuS+
+Ti-Ст5зак; 1 – сплав, 2 – контртело, 3 – суммарный износ
100 150 200
Нагрузка, кГ/cм2
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
И
знос, Г
/см
2 х10
3
1
2
3
100 150 200
Нагрузка, кГ/cм2
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,16
И
знос, Г
/см
2 х10
3
1
2
3
100 150 200
Нагрузка, кГ/cм2
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
И
знос, Г
/см
2 х10
3
1
2
3
И
зн
о
с,
г
/(
см
2
⋅1
0
3
)
И
зн
о
с,
г
/(
см
2
⋅1
0
3
)
И
зн
о
с,
г
/(
см
2
⋅1
0
3
)
а
б
в
Нагрузка, кг/см2
Нагрузка, кг/см2
Нагрузка, кг/см2
64 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2012 № 2 (92)
Новые литые материалы
в составе включения ε-Cu фазы обладает достаточно высокими упругопластичными
свойствами и поэтому с увеличением нагрузки показывает уменьшение износа пары
трения, повышая износостойкость контртела.
Снижение износостойкости пары со сплавом, легированным титаном при повы-титаном при повы- при повы-
шении давления, по-видимому, связано с наличием в структуре сплава дисперсного
графита.
По проведенным исследованиям следует сделать выводы. Все легированные
сплавы типа СЧCuS являются хорошими износостойкими сплавами при изнаши-CuS являются хорошими износостойкими сплавами при изнаши- являются хорошими износостойкими сплавами при изнаши-
вании в условиях граничного трения. Эти свойства обеспечиваются наличием в их
структуре таких фаз, как сульфид и ε-Cu. Отдельное легирование сплавов СЧCuS
Fe Al Si S Cu �n Fe Al Si S Cu �n
До трения После трения
6
1
2
3
4
5
0С
о
д
е
р
ж
ан
и
е
э
ле
м
е
н
то
в,
м
ас
. д
о
ля
, %
С
о
д
е
р
ж
ан
и
е
э
ле
м
е
н
то
в,
м
ас
. д
о
ля
, %
Fe Si �n Fe Al Si S Cu �n
До трения После трения
0
1
2
3
4
5
6
б
а
Рис. 5. Микрохимический анализ поверхностей трения при гра-
ничном трении до и после изнашивания при нагрузке 200 кг/см2:
а – сплав СЧCuS+Al литой; б – контртело Ст5зак
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2012 № 2 (92) 65
Новые литые материалы
алюминием, хромом и титаном оказывает существенное влияние на структуру (со-
став основных фаз, микротвердость фаз и твердость сплава в целом). Это, в свою
очередь, определяет интенсивность изнашивания отдельно сплава и контртела, а
также суммарного износа (в зависимости от нагрузки на трущиеся поверхности).
При нагрузках 200 кг/см2, когда требуется максимальная износостойкость со-
ставляющих пару трения, следует использовать сплав СЧCuS+Al. При необходимости
обеспечить преимущественную износостойкость антифрикционной детали узла
трения во всем диапазоне нагрузок применяют сплав СЧCuS+Cr. Сплав СЧCuS+Ti
целесообразно использовать при нагрузках менее 150 кг/см2.
Fe Si S Cr �n Cu Fe Si S Cr �n Cu
До трения После трения
6
1
2
3
4
5
0
С
о
д
е
р
ж
ан
и
е
э
ле
м
е
н
то
в,
м
ас
. д
о
ля
, %
а
б
6
Fe Si �n Fe Si S Cr �n
До трения После трения
С
о
д
е
р
ж
ан
и
е
э
ле
м
е
н
то
в,
м
ас
. д
о
ля
, %
2
3
4
5
0
1
Рис. 6. Микрохимический анализ поверхностей трения при граничном
трении до и после изнашивания при нагрузке 200 кг/см2: а – сплав
СЧCuS+Cr литой; б – контртело Ст5зак
66 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2012 № 2 (92)
Новые литые материалы
1. Дончук П. П., Марковский Е. А., Костецкий Б. И. Исследование переноса металла в про-
цессе схватывания при сухом трении скольжения // Повышение долговечности литых
материалов. − Киев: ИПЛ АН УССР, 1969. − С. 118-130.
2. Процессы диффузии и массопереноса при внешнем трении сплавов СЧСuS / Е. А. Мар-
ковский, И. В. Олексенко, В. П. Гаврилюк и др. // Процессы литья. − 2006. − № 3. − С. 70-74.
3. Поляков С. А., Рыбакова Л. М. Диффузионно-дислокационный механизм снижения износа
при избирательном переносе // Трение и износ. − 1985. − Т. 6, № 5. − С. 908-915.
Fe Si P S Ti �n Cu Fe Si P S Ti �n Cu
С
о
д
е
р
ж
ан
и
е
э
ле
м
е
н
то
в,
м
ас
. д
о
ля
, %
2
3
4
5
6
0
1
До трения После трения
а
Fe Si �n Fe Si P S Ti �n Cu
5
2
3
4
6
0
1
До трения После трения
С
о
д
е
р
ж
ан
и
е
э
ле
м
е
н
то
в,
м
ас
. д
о
ля
, %
б
Рис. 7. Микрохимический анализ поверхностей трения при граничном
трении до и после изнашивания при нагрузке 200 кг/см2: а – сплав
СЧCuS+Ti литой; б – контртело Ст5зак
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2012 № 2 (92) 67
Новые литые материалы
4. Рыбакова Л. М., Куксенова Л. И. Структура и износостойкость металла. − М.: Машинострое-
ние, 1982. − 210 с.
5. Гаркунов Д. Н., Поляков А. А. Повышение износостойкости деталей конструкций самоле-
тов. − М.: Машиностроение, 1974. – 200 с.
6. Гаврилюк В. П., Марковский Е. А., Тихонович В. И. Трибология литейных сплавов. − Киев:
ФТИМС НАНУ, 2007. − 428 с.
7. Марковский Е. А., Дончук П. П. Процессы диффузии при схватывании // Литые износостой-
кие материалы. – Киев: ИПЛ АН УССР, 1972. – С. 32-51.
8. Марковский Е. А., Кириевский Б. А. Исследование диффузионных процессов в поверхностях
трения // Проблемы трения и изнашивания. – Киев: Наук. думка, 1974. − № 6. − С. 105-
112.
9. Марковский Е. А., Кириевский Б. А. Влияние легирующих элементов на стабильность состава
и структуры поверхностных слоев трущихся сплавов // Там же. – Киев: Техніка, 1980. – Вып. 18.
– С. 21-27.
10. Олексенко И. В., Марковский Е. А., Гаврилюк В. П., Качко Н. А. Износостойкость чугунов,
легированных медью и серой // Литейное производство на рубеже столетий. − Киев:
ФТИМС НАНУ, 2003. − С. 61-63.
11. Марковский Е. А., Олексенко И. В. Триботехнические свойства сплавов системы СЧСuS
при трении скольжения // Металл и литье Украины. − 2006. − № 6. − С. 7-11.
12. Марковский Е. А., Олексенко И. В. Влияние термоциклической обработки на структуру
и износостойкость серого чугуна, легированного медью и серой // Процессы литья. −
2002. − № 2 – С.10-15.
13. Процессы диффузии и масcопереноса при внешнем трении сплавов СЧ+Cu+S
/ Е. А. Марковский, И. В. Олексенко, В. П. Гаврилюк и др. //Процессы литья. − 2006.
− № 3. − С. 70-74.
Поступила 15.11.2011
УДК 621.74:669.13
и. г. Неижко, в. п. гаврилюк
Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев
К расчетУ КоЭФФиЦиеНта КоНЦеНтраЦии
НапряЖеНий в Устье треЩиН материалов
в ХрУпКом состояНии
Приведены результаты расчетов коэффициента концентрации напряжений на атомном уров-
не в устье трещин хрупкого материала. Обоснован ранее известный факт несоответствия
значений напряжений в устье трещин, определяемых по известным в литературе формулам,
в том числе и у торцов пластинчатого графита чугунов. Установлено, что одной из основных
причин этого несоответствия является невозможность реализации в устье трещин таких
высоких деформаций, значения которых определяют по ранее установленным зависимо-
стям (формулам). Сделан вывод о необходимости проведения новых анализов силового
механизма роста трещин и разрушения как в хрупком, так и упруго-пластичном состоянии
с учетом полученных новых результатов.
Ключевые слова: трещина, напряжение, концентрация напряжений, прочность, хруп-
кость.
Наведено результати розрахункiв коефiцiєнту концентрацiї пружностi на атомному рiвнi в
гирлі трiщини хрупкого матерiалу. Обгрунтовано ранiше вiдомий факт невiдповiдностi зна-iщини хрупкого матерiалу. Обгрунтовано ранiше вiдомий факт невiдповiдностi зна-щини хрупкого матерiалу. Обгрунтовано ранiше вiдомий факт невiдповiдностi зна-iалу. Обгрунтовано ранiше вiдомий факт невiдповiдностi зна-алу. Обгрунтовано ранiше вiдомий факт невiдповiдностi зна-iше вiдомий факт невiдповiдностi зна-ше вiдомий факт невiдповiдностi зна-iдомий факт невiдповiдностi зна-домий факт невiдповiдностi зна-iдповiдностi зна-дповiдностi зна-iдностi зна-дностi зна-i зна- зна-
чення напружень в гирлі трiщин, які визначалися по вiдомим в лiтературi формулам, в тому
числi i в чавунах з пластинчатим графiтом. Встановлено, що однією з головних причин цiєї
|