Зносотривкість евтектичних покривів системи Fe–Mn–C–B, легованих Si, Ni і Cr
Проаналізовано зносотривкість, будову і склад евтектичних покривів системи Fe–Mn–C–B, легованих Si, Ni та Cr, одержаних на сталі 45 методом електродугового і плазмового наплавлення із використанням евтектичних порошкових дротів. Під час зношування евтектичних покривів відбуваються інтенсивні дифузі...
Saved in:
| Published in: | Фізико-хімічна механіка матеріалів |
|---|---|
| Date: | 2010 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України
2010
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/137187 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Зносотривкість евтектичних покривів системи Fe–Mn–C–B, легованих Si, Ni і Cr / Пашечко М.І. // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2010. — Т. 46, № 5. — С. 109-114. — Бібліогр.: 14 назв. — укp. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-137187 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Пашечко, М.І. 2018-06-17T08:22:38Z 2018-06-17T08:22:38Z 2010 Зносотривкість евтектичних покривів системи Fe–Mn–C–B, легованих Si, Ni і Cr / Пашечко М.І. // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2010. — Т. 46, № 5. — С. 109-114. — Бібліогр.: 14 назв. — укp. 0430-6252 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/137187 620.169: 621.793 Проаналізовано зносотривкість, будову і склад евтектичних покривів системи Fe–Mn–C–B, легованих Si, Ni та Cr, одержаних на сталі 45 методом електродугового і плазмового наплавлення із використанням евтектичних порошкових дротів. Під час зношування евтектичних покривів відбуваються інтенсивні дифузійні процеси, які призводять до сегрегації і, відповідно, зростання на поверхні тертя вмісту С, В та Si. Бор і кремній утворюють на фактичних плямах контакту нестехіометричні оксиди. Вуглець перебуває у вільному стані. Внаслідок цього зменшується коефіцієнт тертя, а отже, підвищується зносотривкість евтектичних стoпів. Проанализированы износостойкость, строение и состав эвтектических покрытий системы Fe–Mn–C–B, легированных Si, Ni и Cr и полученных на стали 45 методом электродуговой и плазменной наплавки с использованием эвтектических порошковых проволок. При изнашивании эвтектических покрытий наблюдаются интенсивные диффузионные процессы, которые приводят к сегрегации и увеличению на поверхности трения содержания С, В и Si. Бор и кремний образуют на фактических пятнах контакта нестехиометрические оксиды. Углерод находится в свободном состоянии, что приводит к уменьшению коэффициента трения, а следовательно, к повышению износостойкости эвтектических сплавов. Wear resistance, structure and composition of eutectic Fe–Mn–C–B coatings, alloyed with Si, Ni, and Cr on steel 45 by the method of plasma and electric arc welding with the use of eutectic powder wires are analyzed. Under eutectic coatings wear the intensive diffusion processes,which cause segregation and increase of the content of C,B, and Si on the surface, are observed. B and Si form non-stochiometric oxides on the real contact spots. Carbon is in the free state, thus giving a lower friction coefficient and accordingly a higher wearresistance of eutectic alloys. uk Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України Фізико-хімічна механіка матеріалів Зносотривкість евтектичних покривів системи Fe–Mn–C–B, легованих Si, Ni і Cr Износостойкость эвтектических покрытий системы Fe–Mn–C–B, легированных Si, Ni и Cr Wear resistance of Fe–Mn–C–B eutectic coatings alloyed with Si, Ni and Cr Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Зносотривкість евтектичних покривів системи Fe–Mn–C–B, легованих Si, Ni і Cr |
| spellingShingle |
Зносотривкість евтектичних покривів системи Fe–Mn–C–B, легованих Si, Ni і Cr Пашечко, М.І. |
| title_short |
Зносотривкість евтектичних покривів системи Fe–Mn–C–B, легованих Si, Ni і Cr |
| title_full |
Зносотривкість евтектичних покривів системи Fe–Mn–C–B, легованих Si, Ni і Cr |
| title_fullStr |
Зносотривкість евтектичних покривів системи Fe–Mn–C–B, легованих Si, Ni і Cr |
| title_full_unstemmed |
Зносотривкість евтектичних покривів системи Fe–Mn–C–B, легованих Si, Ni і Cr |
| title_sort |
зносотривкість евтектичних покривів системи fe–mn–c–b, легованих si, ni і cr |
| author |
Пашечко, М.І. |
| author_facet |
Пашечко, М.І. |
| publishDate |
2010 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Фізико-хімічна механіка матеріалів |
| publisher |
Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Износостойкость эвтектических покрытий системы Fe–Mn–C–B, легированных Si, Ni и Cr Wear resistance of Fe–Mn–C–B eutectic coatings alloyed with Si, Ni and Cr |
| description |
Проаналізовано зносотривкість, будову і склад евтектичних покривів системи Fe–Mn–C–B, легованих Si, Ni та Cr, одержаних на сталі 45 методом електродугового і плазмового наплавлення із використанням евтектичних порошкових дротів. Під час зношування евтектичних покривів відбуваються інтенсивні дифузійні процеси, які призводять до сегрегації і, відповідно, зростання на поверхні тертя вмісту С, В та Si. Бор і кремній утворюють на фактичних плямах контакту нестехіометричні оксиди. Вуглець перебуває у вільному стані. Внаслідок цього зменшується коефіцієнт тертя, а отже, підвищується зносотривкість евтектичних стoпів.
Проанализированы износостойкость, строение и состав эвтектических покрытий системы Fe–Mn–C–B, легированных Si, Ni и Cr и полученных на стали 45 методом электродуговой и плазменной наплавки с использованием эвтектических порошковых проволок. При изнашивании эвтектических покрытий наблюдаются интенсивные диффузионные процессы, которые приводят к сегрегации и увеличению на поверхности трения содержания С, В и Si. Бор и кремний образуют на фактических пятнах контакта нестехиометрические оксиды. Углерод находится в свободном состоянии, что приводит к уменьшению коэффициента трения, а следовательно, к повышению износостойкости эвтектических сплавов.
Wear resistance, structure and composition of eutectic Fe–Mn–C–B coatings, alloyed with Si, Ni, and Cr on steel 45 by the method of plasma and electric arc welding with the use of eutectic powder wires are analyzed. Under eutectic coatings wear the intensive diffusion processes,which cause segregation and increase of the content of C,B, and Si on the surface, are observed. B and Si form non-stochiometric oxides on the real contact spots. Carbon is in the free state, thus giving a lower friction coefficient and accordingly a higher wearresistance of eutectic alloys.
|
| issn |
0430-6252 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/137187 |
| citation_txt |
Зносотривкість евтектичних покривів системи Fe–Mn–C–B, легованих Si, Ni і Cr / Пашечко М.І. // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2010. — Т. 46, № 5. — С. 109-114. — Бібліогр.: 14 назв. — укp. |
| work_keys_str_mv |
AT pašečkomí znosotrivkístʹevtektičnihpokrivívsistemifemncblegovanihsiniícr AT pašečkomí iznosostoikostʹévtektičeskihpokrytiisistemyfemncblegirovannyhsiniicr AT pašečkomí wearresistanceoffemncbeutecticcoatingsalloyedwithsiniandcr |
| first_indexed |
2025-11-26T00:18:52Z |
| last_indexed |
2025-11-26T00:18:52Z |
| _version_ |
1850600411487010816 |
| fulltext |
109
Ô³çèêî-õ³ì³÷íà ìåõàí³êà ìàòåð³àë³â. – 2010. – ¹ 5. – Physicochemical Mechanics of Materials
УДК 620.169: 621.793
ЗНОСОТРИВКІСТЬ ЕВТЕКТИЧНИХ ПОКРИВІВ СИСТЕМИ
Fe–Mn–C–B, ЛЕГОВАНИХ Si, Ni i Cr
М. І. ПАШЕЧКО
Люблінський політехнічний інститут, Польща
Проаналізовано зносотривкість, будову і склад евтектичних покривів системи
Fe–Mn–C–B, легованих Si, Ni та Cr, одержаних на сталі 45 методом електродугового
і плазмового наплавлення із використанням евтектичних порошкових дротів. Під
час зношування евтектичних покривів відбуваються інтенсивні дифузійні процеси,
які призводять до сегрегації і, відповідно, зростання на поверхні тертя вмісту С, В та
Si. Бор і кремній утворюють на фактичних плямах контакту нестехіометричні окси-
ди. Вуглець перебуває у вільному стані. Внаслідок цього зменшується коефіцієнт
тертя, а отже, підвищується зносотривкість евтектичних стoпів.
Ключові слова: евтектичний покрив, зносотривкість, сегрегація атомів.
Підвищення надійності та довговічності деталей машин і механізмів – одна з
основних задач машинобудування. Тут важливо розробити нові матеріали для
конструкційних елементів, що зношуються. Підвищення зносотривкості може
стосуватись як цілого матеріалу, так і його поверхневих шарів. Матеріали та по-
криви, які використовують для виготовлення та зміцнення вузлів тертя і працю-
ють в умовах зношування, головно абразивного, доцільно одержувати за допомо-
гою сучасних методів поверхневої обробки [1–6]. Перспективні евтектичні по-
криви з великою твердістю, пластичністю та зносотривкістю [2–4, 6].
Евтектичні стопи і покриви системи Fe–Mn–C–B. Структура стопів і по-
кривів системи Fe–Mn–C–B складається з евтектики типу легований ферит (аус-
тeніт, м’яка фаза–основа)–марганцевистий карбід заліза Fe0,4Mn3,6C (каркас) (рис.
1). Стоп дисперсійно зміцнюють карбід хрому Cr7C3 та борид заліза Fe2B. Мар-
ганцевистий карбід заліза – це твердий розчин карбідів системи Fe3C–Mn3C. До-
слідження показали, що існує можливість керувати кількістю і взаємним співвід-
ошенням фазових складників, завдяки чому можна одержати доевтектичні, евтек-
тичні і заевтектичні стопи системи Fе–Mn–C або Fe–B–C, леговані Ni, Cr або Ni і
Cr та іншими металами. Легування Cr призвoдить дo збільшення розмірів ден-
дритів на основі твердого розчину Feα, а Ni – Feγ.
Додаткова перевага чотирикомпонентної системи Fе–Mn–C–B над відомими
системами Fe–C, Fe–B, Ni–Cr–B–Si у тому, що марганець використовують як еле-
мент, який формує фазу Fe0,4Mn3,6C. Легуванням Mn, як і в сталі Гадфільда, мож-
на зміцнити деформований стоп після мартенситного перетворення. Необхідно
зазначити, що структура, фазовий склад всіх досліджених стопів і покривів відпо-
відає структурі і фазовому складу порошкових матеріалів, з яких вони отримані.
Встановлено необхідний вміст заліза, марганцю, вуглецю і бору для одер-
жання евтектичних стопів системи Fe–Mn–C–B. Вміст Ni, Cr, Nі–Cr обмежено,
щоб отримати стопи із евтектичною структурою та заданими фізико-механічни-
ми властивостями поверхневих шарів (див. таблицю). Базову систему легували
нікелем і хромом, щоб одержати зносо- і корозійнотривкі стопи та покриви.
Контактна особа: М. І. ПАШЕЧКО, e-mail: pashechko@hotmail.com
110
Рис. 1. Мікроструктура та розподіл
елементів у евтектичному покриві
системи Fe–Mn–C–B, легованих Si,
Ni i Cr. ×1000.
Fig. 1. Microstructure and distribution
of elements of Fe–Mn–C–B–Si–Ni–Cr
eutectic coating alloyed
with Si, Ni and Cr. ×1000.
Хімічний склад евтектичних порошкових стопів, mass.%
Марка стопу Fe Mn Si Ni Cr S P
ПMI-9 Решта 3,4 2,4 – – 0,005 0,04
ПMI-12 Решта 11,37 2,48 – 18,22 0,09 0,028
ПMI-13 Решта 9,82 3,36 – 10,0 0,09 0,022
ПMI-14 Решта 12,0 4,4 11,63 11,96 0,01 0,03
ПMI-15 Решта 8,7 4,1 19,58 – 0,09 0,028
Стопи у вигляді порошкових матеріалів, дротів та електродів виробляють на
Торезькому заводі наплавлювальних твердих стопів, ВАТ “Тулачермет” (Росія),
Інституті зварювання в Глівіцах (Польща).
Зносотривкість розроблених евтектичних стопів. Систему Fe–Mn–C–B–Si
досліджували на модернізованій і комп’ютеризованій машині тертя МІ-1М типу
Амслера в умовах тертя без мащення впродовж 6 h. Зразки ∅10 mm виготовляли
зі сталі 45 і наносили методами плазмового та електродугового наплавлення ев-
тектичні покриви, використовуючи порошкові матеріали та дроти. Як контртіло
застосовано сталь 45 ∅90 mm і товщиною 10 mm, яку піддавали загартуванню і
низькому відпуску (52...54 HRC). Питоме навантаження 3; 7; 10 MРa, швидкість
0,6 m/s. Шершавість оцінювали, використовуючи установку Surtronik 3+. Вивча-
ли зносотривкість розроблених матеріалів ПMI-9, ПMI-12, ПMI-13, ПMI-14,
ПMI-15, а також системи Ni–Cr–B–Si: ПГ-СР3 і ПГ-10Н-01 (аналог порошкового
стопу 10009 “Боротак” швейцарської фірми “Кастолін”). Під час тертя реєструва-
ли швидкість обертання контртіла, струм живлення двигуна, що обертає контрті-
ло, момент тертя і температуру зразка (рис. 2).
Рис. 2. Зміна параметрів тертя евтектичних покривів: 1 – швидкість обертання контртіла;
2 – струм живлення двигуна; 3 – момент тертя; 4 – температура зразка.
Fig. 2. Change of the friction parameters of eutectic coatings: 1 – counter-body rotation speed;
2 – engine supply current; 3 – friction moment; 4 – specimen temperature.
111
Встановлено, що за питомих навантажень 3; 7 та 10 МРа втрата маси евтек-
тичного покриву, одержаного методом плазмового наплавлення, 4 mg з поверхні
тертя діаметром 10 mm. Для порівняння, втрата маси для покривів із стопів
ПГ-СР3 становить 20 mg, a для ПГ-10Н-01 – 8 mg, якщо v = 0,8 m/s, Р = 0,15 MРa,
t = 8 h [1, 2]. Тобто евтектичні стопи і покриви системи Fe–Mn–C–B–Si мають у
1,5 рази і більше вищу зносотривкість в умовах абразивного зношування, ніж мате-
ріали ПГ-СР3, ПГ-10Н-01. Обумовлено це сегрегацією атомів С, В та Si на поверхню
тертя і формуванням вторинних структур (нанофаз) у результаті трибосинтезу. Ато-
ми сегрегують внаслідок термодифузії, активованої фрикційним розігрівом поверхні
тертя [10], що призводить до зменшення коефіцієнта тертя [10–13].
Серед досліджуваних боровмісних матеріалів найвища зносотривкість при-
таманна покривам, сформованим методом плазмового наплавлення, та дифузій-
ним боридним. За питомого навантаження 3 МРа вони зношувалися практично од-
наково, а втрата маси пари тертя становила 0,94 та 1,68 g на користь дифузійного
боридного покриву (рис. 3). За навантаження 7 МРа кінетика зношування евтек-
тичного покриву не змінилася, тоді як втрата маси боридних покривів зменшилася
до 0,63 g. Порівнюючи втрати маси цих матеріалів після 6 h тертя за навантаження
10 МРа, бачимо, що кінетика зношування змінюється по-іншому. Якщо втрата ма-
си пари тертя боридний покрив–сталь 45 становила 2,25 g, то пари евтектичний
покрив–сталь 45 була 0,53 g з поверхні тертя діаметром 10 mm.
Рис. 3. Інтенсивність зношування
боровмісних покривів на сталі 45
залежно від навантаження:
– евтектичний покрив системи
Fe–Mn–B–C–Si–Ni–Cr;
– боридний покрив;
– покрив системи Fe–C–B–Cr;
– покрив системи Fe–C–B–Cr–Al.
Fig. 3. Wear intensity of (1) of boron-containing coatings on steel 45 depending on specific
loading: – Fe–Mn–B–C–Si–Ni–Cr eutectic coating; – boronized layer;
– Fe–C–B–Cr coating; – Fe–C–B–Cr–Al coating.
Характер зношування цих покривів після питомого навантаження 8,25÷8,5 МРа
докорінно змінюється (рис. 3). За навантаження 3 МРа інтенсивність їх зношу-
вання практично однакова. Після тертя за навантаження 7 МРа інтенсивність зно-
шування борованого покриву в 2 рази менша, ніж евтектичного. Після випробу-
вань за навантаження 10 МРа інтенсивність зношування евтектичних покривів у
4 рази менша за зношування боридних (рис. 3).
Рис. 4. Залежність коефіцієнтa тертя
боридних покривів ( ), покривів,
сформованих методом плазмового
наплавлення порошковими електрода-
ми системи Fe–Mn–B–C–Si– Ni–Cr ( ),
покривів, одержаних методом елект-
родугового напилення порошковими
дротами систем Fe–C–B–Cr ( )
та Fe–C–B–Cr–Al ( ) від питомого
навантаження.
Fig. 4. Dependence of the friction coefficient of boride coatings ( ), coatings prepared
by the method of electric arc melting with powder Fe–Mn–B–C–Si–Ni–Cr electrodes ( ),
coatings prepared by electric arc spraying with powder Fe–C–B–Cr ( )
and Fe–C–B–Cr–Al ( ) wires on specific loading.
112
Зі збільшенням навантаження різкого зростання коефіцієнта тертя евтектич-
них покривів не фіксуємо (рис. 4). Його значення за навантаження 10 МРа в 1,2
рази вище, ніж за 3 МРа. Для боридних покривів він збільшується в 1,4 рази:
стрімко за питомого навантаження, більшого за 7 МРа. Коефіцієнт тертя для на-
пилених покривів систем Fe–C–B–Cr–сталь 45 та Fe–C–B–Cr–Al–сталь 45 за на-
вантаження 3 МРа становить відповідно 0,85 та 0,87.
Отже, поверхневе зміцнення можна ефективно використовувати для деталей
машин і механізмів, які функціонують в умовах тертя без мастила. Для зміцнення
деталей, які працюють у вузлах тертя за навантажень до 8,25...8,5 МРа, доцільні-
ше дифузійне борування, а вище 8,5 МРа – евтектичні покриви.
Рис. 5. Розподіл елементів C (а), B (b) та Fe (с) за глибиною евтектичного покриву
системи Fe–Mn–C–B, легованого Si, Ni i Cr на сталі 45, отриманого методом
плазмового наплавлення. ×1000.
Fig. 5. Distribution of elements C (а), B (b) and Fe (c) by the depth of Fe–Mn–C–B eutectic
coating alloyed with Si, Ni and Cr on steel 45 prepared by the method of the plasma welding. ×1000.
Аналіз стану поверхні тертя евтектичних стопів Fe–Mn–C–B, легованих
Si, Ni, Cr, після досліджень їх зносотривкості. Розподіл елементів C, B та Fe за
глибиною евтектичного покриву системи Fe–Mn–C–B, легованого Si, Ni i Cr на
сталі 45, отриманого методом плазмового наплавлення із використанням порош-
кових матеріалів ілюструє рис. 5. Видимих змін на поверхні тертя або за глиби-
ною не виявлено. Одержано структуральний ґрадієнт у результаті фазових змін і
сегрегації атомів C, B, Sі під час тертя. За допомогою Оже-електронної спектро-
скопії дослідження сегрегації атомів після зношування евтектичних покривів на
основі системи Fe–Mn–C–B–Si, легованих Ni, Cr, Al [8–10], виявили підвищення
концентрації C, B та Si на поверхні тертя. Вміст С зростає з 2,4 до 2,7; В з 8,8 до
33,0; Si з 3,0 до 11,4 аt.% (рис. 6). Атоми сегрегують на глибині до 1000 Å. За фор-
мою піків спектра вуглецю можна зробити висновок, що він знаходиться у віль-
ному (аморфному) стані.
Рис. 6. Розподіл елементів на поверхні
тертя ( ) та у порошковому стoпі ( )
системи Fe–Mn–C–B–Si–Ni–Cr.
Fig. 6. Distribution of elements on the
friction surface ( ) and in Fe–Mn–C–B–
Si–Ni–Cr powder alloy ( ).
Наприклад, у сплаві мідь–алюміній (1% алюмінію в міді) нагрів до 200°С
достатній для поверхневої сегрегації легованого елемента [13]. В результаті по-
верхневий шар складається в оcновному з атомів алюмінію, тому і властивості
113
поверхні визначає його вміст.
Важливо вивчити фрикційну взаємодію матеріалів і зрозуміти сегрегаційні
явища. Зокрема, поверхнева сегрегація атомів може суттєво змінити механізм
взаємодії поверхні з довкіллям і мастильними матеріалами. В евтектичних мате-
ріалах або сталі навіть за легування невеликою кількістю кремнію формування за-
хисних мастильних плівок залежить від взаємодії молекул мастильних речовин з
атомами кремнію, а не заліза [7–9, 13]. Тут надзвичайно важливий аналіз сегрегації.
Головна відмінна ознака процесу тертя – відсутність дифузії кисню із атмос-
фери повітря у глибину покриву. У зразку, легованому Ni та Cr, кисень дифундує
на глибину до 5...20 µm. Однак його максимальна локальна кількість 1,3 аt.% свід-
чить про відсутність фазоутворення великої кількості оксидів на поверхні тертя ев-
тектичного покриву. Формування оксидів можливе на фактичних плямах контакту.
На фактичних плямах контакту
поверхні тертя утворюються оксидні
фази системи В2О3–SiО2. Температу-
ра плавлення її стoпів збільшується
від 450 (температура плавлення В2О3)
до 1650°С (температура плавлення
SiО2) (рис. 7) [10]. Таким чином,
можна стверджувати, що під час
тертя внаслідок сегрегації атомів В та
Si на поверхні композита можливе
утворення оксидів В2О3 або системи
В2О3–SiО2, які за відповідних режи-
мів тертя розм’якшуються або пере-
ходять у рідкий стан. Це сприяє змен-
шенню коефіцієнта тертя. Беручи до
уваги те, що температура плавлення
В2О3 становить 450°С, В2О3–SiО2 до-
рівнює 450...1650°С, можна зробити
висновок, що температура в зоні тертя перевищувала 450°С. Розплавлена плівка
В2О3 або В2О3–SiО2, що сформувалася під час тертя, слугує мастилом. Вона запобі-
гає підвищенню температури на поверхні тертя вище температури плавлення В2О3
або композиції системи В2О3–SiО2.
Рис. 8. Розподіл концентрації вуглецю
в евтектичних покривaх за різних
питомих навантажень (МРа):
1 – 3; 2 – 7; 3 – 10.
Fig. 8. Distribution of carbon content
in eutectic coatings at different specific
loads (МРа): 1 – 3; 2 – 7; 3 – 10.
Як бачимо (рис. 8), в евтектичних покривaх системи Fe–Mn–C–B–Si–Ni–Cr
вміст вуглецю за глибиною збільшується. Досліджували, використовуючи спект-
роскопію мас вторинних нейтралей [14]. Процеси приповерхневого навуглецю-
вання інтенсивніші за навантаження 3 МРа. Максимальна його концентрація на
глибині 150 Å для евтектичного покриву становить 6,8 mass.%. Вуглець забезпе-
чує мащення поверхні тертя та зменшує коефіцієнт тертя.
ВИСНОВКИ
Таким чином, під час зношування композиційних дисперсійно зміцнених ев-
тектичних стoпів на основі системи Fe–Mn–C–B, легованих Si, Ni та Cr, відбува-
ються інтенсивні дифузійні процеси, які призводять до сегрегації і, відповідно,
Рис. 7. Діаграма стану системи В2О3–SiO2.
Fig. 7. Phase diagram of the В2О3–SiO2 system.
114
зростання на поверхні тертя вмісту С, В та Si. Бор і кремній утворюють на фак-
тичних плямах контакту нестехіометричні оксиди системи Fe–C–B–О. Вуглець
перебуває у вільному стані. Внаслідок цього зменшується коефіцієнт тертя, а от-
же, підвищується зносотривкість евтектичних стoпів [7–9]. Отже, поверхневе
зміцнення ефективне для деталей машин і механізмів, які працюють у важких
умовах тертя без мастила. Для зміцнення деталей, які працюють у вузлах тертя за
навантажень до 8,25...8,5 МРа доцільніше дифузійне борування, а вище 8,5 МРа
евтектичні покриви.
РЕЗЮМЕ. Проанализированы износостойкость, строение и состав эвтектических по-
крытий системы Fe–Mn–C–B, легированных Si, Ni и Cr и полученных на стали 45 мето-
дом электродуговой и плазменной наплавки с использованием эвтектических порошко-
вых проволок. При изнашивании эвтектических покрытий наблюдаются интенсивные
диффузионные процессы, которые приводят к сегрегации и увеличению на поверхности
трения содержания С, В и Si. Бор и кремний образуют на фактических пятнах контакта
нестехиометрические оксиды. Углерод находится в свободном состоянии, что приводит к
уменьшению коэффициента трения, а следовательно, к повышению износостойкости эв-
тектических сплавов.
SUMMARY. Wear resistance, structure and composition of eutectic Fe–Mn–C–B coatings,
alloyed with Si, Ni, and Cr on steel 45 by the method of plasma and electric arc welding with
the use of eutectic powder wires are analyzed. Under eutectic coatings wear the intensive
diffusion processes,which cause segregation and increase of the content of C,B, and Si on the
surface, are observed. B and Si form non-stochiometric oxides on the real contact spots. Carbon
is in the free state, thus giving a lower friction coefficient and accordingly a higher wear-
resistance of eutectic alloys.
1. Пашечко М. И., Голубец В. М., Чернец М. В. Формирование и фрикционная стойкость
эвтектических покрытий. – К.: Наук. думка, 1993. – 343 с.
2. Трибомеханика. Триботехника. Триботехнологии / М. Чернець, Л. Клименко, M. Па-
шечко, A. Невчас. – Николаев: Изд-во НГТУ им. Петра Могилы, 2008. – Т. 2, кн. 1. –
212 с; Т. 2, кн.2. – 304 с.
3. Поверхневе руйнування і зміцнення матеріалів / M. Пашечко, M. Чернець, M. Oпеляк,
Х. Koмста. – Львів: Євросвіт, 2005. – 384 с.
4. Burakowski T., Wierzchoń T. Inżynieria powierzchni metali. – Warszawa: WNT, 1995. – 556 s.
5. Електродугові відновні та захисні покриття / В. І. Похмурський, М. М. Студент, В. М. Дов-
гуник та ін. – Львів: Вид.ФМІ НАН України, 2005. – 192 с.
6. Чернець М., Пашечко М., Невчас А. Поверхневе зміцнення конструкційних матеріалів
трибосистем ковзання // Методи прогнозування та підвищення зносостійкості трибо-
технічних ситем ковзання: в 3-х т. – Дрогобич: Коло, 2001. – Т. 2. – 512 с.
7. Чичинадзе А. В. Основы трибологи (трение, износ, смазка). – М.: Центр “Наука и
техника”, 1995. – 779 с.
8. Костецкий Б. И. Структурно-енергетические основы управления трением и износом в
машинах. – К.: Общество “Знание”, 1990. – 33 с.
9. Lawrowski Z. Tribologia. Tarcie, zużycie i smarowanie. – Warszawa: Wydawnictwo
Naukowe PWN, 1993. – 315 s.
10. Pashechko M. and Lenik K. Segregation of atoms of the eutectic alloy Fe–Mn–C–B–Si–Ni–Cr
at friction wear // Wear. – 2009. – № 267. – С. 1301–1304.
11. Pashechko M. and Lenik K. Segregation of atoms of the eutectic alloys Fe–Mn–C–B at
friction wear // J. Achievements in Materials and Manufacturing Engineering. – 2006. – 18,
№ 1–2. – S. 467–470.
12. Paszeczko M. and Lenik K. Segregation of C, B, Si in the surface layers of new eutectic
Fe–Mn–C–B–Si–Ni–Cr–Al–Sc at friction wear // Universyta di Roma “La Sapienza”.
– Italy: Rome, 2002. – С. 420.
13. Бакли Д. Поверхностные явления при адгезии и фрикционном взаимодействии / Пер. с
анг. А. В. Белого, Н. К. Мышкина / Под ред. А. И. Свириденка. – М.: Машинострое-
ние, 1986. – 360 с.
14. Косско І. А. Оже-микроанализ вторичных структур на поверхности керамических и метал-
лических материалов, формируемых при трении в воздушной и углеродсодержащих сре-
дах. Дис. cоиск. к. т. н. – К.: Киевский ин-т инженеров гражданской авиации, 1992. – 166 с.
Одержано 25.11.2009
|