Влияние модифицирующих присадок микропорошков TiN на структуру и износостойкость сплавов на основе чугуна, легированного медью и серой (СЧCuS)

Влияние модифицирующих присадок микропорошков TiN на структуру и износостойкость сплавов на основе чугуна, легированного медью и серой (СЧCuS)

Изучено влияние модифицирования микропорошком TiN сплава системы СЧCuS на структуру и износостойкость в условиях граничного трения. Модифицирование оказывает воздействие на распределение элементов, входящих в состав сплава между фазами структуры, что также зависит от структурного состояния: литого,...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:Процессы литья
Datum:2010
Hauptverfasser: Гаврилюк, В.П., Олексенко, И.В., Марковский, Е.А., Качко, Н.А.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України 2010
Schlagworte:
Новые литые материалы
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49838
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 модифицирующих присадок микропорошков TiN на структуру и износостойкость сплавов на основе чугуна, легированного медью и серой (СЧCuS) / В.П. Гаврилюк, И.В. Олексенко, Е.А. Марковский, Н.А. Качко // Процессы литья. — 2010. — № 5. — С. 66-72. — Бібліогр.: 2 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-49838
record_format dspace
spelling Гаврилюк, В.П.
Олексенко, И.В.
Марковский, Е.А.
Качко, Н.А.
2013-09-28T17:55:58Z
2013-09-28T17:55:58Z
2010
Влияние модифицирующих присадок микропорошков TiN на структуру и износостойкость сплавов на основе чугуна, легированного медью и серой (СЧCuS) / В.П. Гаврилюк, И.В. Олексенко, Е.А. Марковский, Н.А. Качко // Процессы литья. — 2010. — № 5. — С. 66-72. — Бібліогр.: 2 назв. — рос.
0235-5884
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49838
669.112:669.15-196:546.56:546.22
Изучено влияние модифицирования микропорошком TiN сплава системы СЧCuS на структуру и износостойкость в условиях граничного трения. Модифицирование оказывает воздействие на распределение элементов, входящих в состав сплава между фазами структуры, что также зависит от структурного состояния: литого, закаленного и отожженного. Присадка в сплав микропорошков TiN значительно повышает износостойкость сплава СЧCuS, а также контртела и пары трения в целом за счет повышения смазочных свойств сульфидной и графитной фаз структуры сплавов.
Вивчено вплив модифікування мікропорошком TiN сплаву системи СЧCuS на структуру та зносостійкість в умовах граничного тертя. Модифікування впливає на розподіл елементів, що входять до складу сплаву між фазами структури, що також залежить від структурного стану: литого, загартованого та відпаленого. Присадка в сплав мікропорошків TiN значно підвищує зносостійкість сплаву СЧCuS, а також контртіла і пари тертя в цілому за рахунок підвищення змащувальних якостей сульфідної та графітної фаз структури сплавів.
Influence of modification with mycropowder TiN of qray iron – CuS system alloy on the structure and wear resistance in condition of utmost friction. Modification influence on distribution of elements that compose alloy between structure`s phases and that also hangs on state of structure: cast, quenched and roasted. Adding to the alloy of TiN mycropowders increase greatly the wear resistance of gray iron – CuS alloy, also riders and contacting pair in general dye to increasing of lubricating property of sulphur and graphite phases of alloys structure.
ru
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
Процессы литья
Новые литые материалы
Влияние модифицирующих присадок микропорошков TiN на структуру и износостойкость сплавов на основе чугуна, легированного медью и серой (СЧCuS)
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Влияние модифицирующих присадок микропорошков TiN на структуру и износостойкость сплавов на основе чугуна, легированного медью и серой (СЧCuS)
spellingShingle Влияние модифицирующих присадок микропорошков TiN на структуру и износостойкость сплавов на основе чугуна, легированного медью и серой (СЧCuS)
Гаврилюк, В.П.
Олексенко, И.В.
Марковский, Е.А.
Качко, Н.А.
Новые литые материалы
title_short Влияние модифицирующих присадок микропорошков TiN на структуру и износостойкость сплавов на основе чугуна, легированного медью и серой (СЧCuS)
title_full Влияние модифицирующих присадок микропорошков TiN на структуру и износостойкость сплавов на основе чугуна, легированного медью и серой (СЧCuS)
title_fullStr Влияние модифицирующих присадок микропорошков TiN на структуру и износостойкость сплавов на основе чугуна, легированного медью и серой (СЧCuS)
title_full_unstemmed Влияние модифицирующих присадок микропорошков TiN на структуру и износостойкость сплавов на основе чугуна, легированного медью и серой (СЧCuS)
title_sort влияние модифицирующих присадок микропорошков tin на структуру и износостойкость сплавов на основе чугуна, легированного медью и серой (счcus)
author Гаврилюк, В.П.
Олексенко, И.В.
Марковский, Е.А.
Качко, Н.А.
author_facet Гаврилюк, В.П.
Олексенко, И.В.
Марковский, Е.А.
Качко, Н.А.
topic Новые литые материалы
topic_facet Новые литые материалы
publishDate 2010
language Russian
container_title Процессы литья
publisher Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
format Article
description Изучено влияние модифицирования микропорошком TiN сплава системы СЧCuS на структуру и износостойкость в условиях граничного трения. Модифицирование оказывает воздействие на распределение элементов, входящих в состав сплава между фазами структуры, что также зависит от структурного состояния: литого, закаленного и отожженного. Присадка в сплав микропорошков TiN значительно повышает износостойкость сплава СЧCuS, а также контртела и пары трения в целом за счет повышения смазочных свойств сульфидной и графитной фаз структуры сплавов. Вивчено вплив модифікування мікропорошком TiN сплаву системи СЧCuS на структуру та зносостійкість в умовах граничного тертя. Модифікування впливає на розподіл елементів, що входять до складу сплаву між фазами структури, що також залежить від структурного стану: литого, загартованого та відпаленого. Присадка в сплав мікропорошків TiN значно підвищує зносостійкість сплаву СЧCuS, а також контртіла і пари тертя в цілому за рахунок підвищення змащувальних якостей сульфідної та графітної фаз структури сплавів. Influence of modification with mycropowder TiN of qray iron – CuS system alloy on the structure and wear resistance in condition of utmost friction. Modification influence on distribution of elements that compose alloy between structure`s phases and that also hangs on state of structure: cast, quenched and roasted. Adding to the alloy of TiN mycropowders increase greatly the wear resistance of gray iron – CuS alloy, also riders and contacting pair in general dye to increasing of lubricating property of sulphur and graphite phases of alloys structure.
issn 0235-5884
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49838
citation_txt Влияние модифицирующих присадок микропорошков TiN на структуру и износостойкость сплавов на основе чугуна, легированного медью и серой (СЧCuS) / В.П. Гаврилюк, И.В. Олексенко, Е.А. Марковский, Н.А. Качко // Процессы литья. — 2010. — № 5. — С. 66-72. — Бібліогр.: 2 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT gavrilûkvp vliâniemodificiruûŝihprisadokmikroporoškovtinnastrukturuiiznosostoikostʹsplavovnaosnovečugunalegirovannogomedʹûiseroisčcus
AT oleksenkoiv vliâniemodificiruûŝihprisadokmikroporoškovtinnastrukturuiiznosostoikostʹsplavovnaosnovečugunalegirovannogomedʹûiseroisčcus
AT markovskiiea vliâniemodificiruûŝihprisadokmikroporoškovtinnastrukturuiiznosostoikostʹsplavovnaosnovečugunalegirovannogomedʹûiseroisčcus
AT kačkona vliâniemodificiruûŝihprisadokmikroporoškovtinnastrukturuiiznosostoikostʹsplavovnaosnovečugunalegirovannogomedʹûiseroisčcus
first_indexed 2025-11-26T09:18:51Z
last_indexed 2025-11-26T09:18:51Z
_version_ 1850619346218385408
fulltext 66 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 5 (83) НОВЫЕ ЛИТЫЕ МАТЕРИАЛЫ УДК 669.112:669.15-196:546.56:546.22 В. П. Гаврилюк, И. В. Олексенко, Е. А. Марковский, Н. А. Качко Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев ВЛИяНИЕ МОДИфИцИРУющИх ПРИсАДОК МИКРОПОРОшКОВ TiN НА сТРУКТУРУ И ИзНОсОсТОйКОсТь сПЛАВОВ НА ОсНОВЕ чУГУНА, ЛЕГИРОВАННОГО МЕДью И сЕРОй (счCuS) Изучено влияние модифицирования микропорошком TiN сплава системы СЧCuS на структуру и износостойкость в условиях граничного трения. Модифицирование оказывает воздействие на распределение элементов, входящих в состав сплава между фазами структуры, что также зависит от структурного состояния: литого, закаленного и отожженного. Присадка в сплав микропорошков TiN значительно повышает износостойкость сплава СЧCuS, а также контртела и пары трения в целом за счет повышения смазочных свойств сульфидной и графитной фаз структуры сплавов. Ключевые слова: структура, фазовый состав, износостойкость, внешнее трение, массо- перенос при трении. Вивчено вплив модифікування мікропорошком TiN сплаву системи СЧCuS на структуру та зносостійкість в умовах граничного тертя. Модифікування впливає на розподіл елементів, що входять до складу сплаву між фазами структури, що також залежить від структурного стану: литого, загартованого та відпаленого. Присадка в сплав мікропорошків TiN значно підвищує зносостійкість сплаву СЧCuS, а також контртіла і пари тертя в цілому за рахунок підвищення змащувальних якостей сульфідної та графітної фаз структури сплавів. Ключові слова: структура, фазовий склад, зносостійкість, зовнішнє тертя, масоперенос при терті. Influence of modification with mycropowder TiN of qray iron – CuS system alloy on the structure and wear resistance in condition of utmost friction. Modification influence on distribution of elements that compose alloy between structure`s phases and that also hangs on state of structure: cast, quenched and roasted. Adding to the alloy of TiN mycropowders increase greatly the wear resistance of gray iron – CuS alloy, also riders and contacting pair in general dye to increasing of lubricating property of sulphur and graphite phases of alloys structure. Keywords: structure, phase composition, wearlessness, external frictions, mass transfer et friction. Установлено, что применение нанопорошков в качестве модификаторов позво- ляет повысить физико-механические свойства чугунного литья. Так, в работах [1, 2] применение порошков Al2O3, SiC, BN для модифицирования легированных чугунов позволило увеличить механические свойства чугунных изделий на 10-20 %. Проведены исследования по влиянию модифицирования износостойких сплавов типа СЧCuS микропорошками нитрида титана на особенности их структуры и из- носостойкость пар трения с участием опытных сплавов. ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 5 (83) 67 Новые литые материалы В качестве микропорошков были взяты порошки TiN со средним размером ча- стицы от 0,05 до 0,5 мкм. После выплавки сплавов при добавлении порошков TiN с массовой долей 0,1 % из полученных сплавов типа СЧCuS+TiN были изготовлены образцы для металлографического анализа, испытания на износ, определения массопереноса между поверхностями трения в литом состоянии, после закалки и отжига. Испытания на износ проводили по схеме торцевого и граничного трения. В табл. 1 приведен общий химический состав опытного сплава, твердость в за- висимости от структурного состояния литых сплавов − в табл. 2, а структура литого сплава − на рис. 1. Сплав СЧCuS+TiN в литом состоянии практически имеет ту же структуру, что и без модифицирования TiN. Основа структуры – половинчатый чугун с кар- бидной фазой в трооститной матрице, сульфидные включения имеют компакт- ную форму, сферичность которой частич- но нарушена из-за выделений скоплений частиц TiN (рис. 1, а). Твердость сплава достаточно велика – 515 НВ. Структура сплава в закаленном со- стоянии представлена на рис. 2. Струк- тура сплавов СЧCuS+TiN претерпела значительную перестройку по отношению к литой. В результате высокого нагрева под закалку (900 0С) карбид распался с выделением хлопьевидного графита. Основой матрицы стал мартенсит с вы- сокой твердостью (табл. 3). Включения графита расположены на небольших участках феррита. Твердость сплава 578 НВ. С явными структурными из- менениями одновременно происходит существенное изменение химического состава фаз (табл. 4). Сплав на основе Сплав Химический состав, массовая доля, % С Si Mn P S Ti Cu примечание СЧCuS+TiN 3,29 0,35 0,25 0,05 0,90 0,15 5,17 микроспектральный анализ 1,46 0,70 - 0,42 0,13 - по данным химической лаборатории Таблица 1. химический состав опытного сплава Сплав Твердость литой закаленный отожженный HRc HB HRc HB HRc HB СЧCuS+TiN 52,0 515 56,0 578 23,3 250 Таблица 2. Твердость опытного сплава в различном структурном состоянии б а Рис. 1. Структура сплава СЧCuS+TiN в литом состоянии: а – нетравленая; б - травленая 68 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 5 (83) Новые литые материалы чугуна после закалки имеет мартенсито- трооститную матрицу с высокой твердо- стью – 495 НВ. Кроме этого увеличилось содержа- ние титана в матрице (по сравнению с литым состоянием). Отжиг сплава СЧCuS+TiN привел к полному распаду карбидной фазы и образованию значительного количества графита (рис. 3) довольно компактной формы, в то же время сульфидные вклю- чения сфероидальной формы несколько увеличились. Матрица сплава – перлит. Твердость сплава − 250 НВ. Произошло также некоторое изменение состава сульфида, в нем увеличилась массовая доля меди (табл. 4). Данные по износу пар трения при- ведены на рис. 4. Сравнение изно- состойкости пар трения со сплавами различного структурного состояния показало, что при всех нагрузках боль- шей износостойкостью обладают пары, в контакте трения которых работает литой сплав. износостойкость пары трения со сплавом СЧCuS+TiN в различных структурных состояниях с увеличением нагрузки уменьшается и стабилизируется, причем, ин- тенсивность изнашивания составляющих пару трения практически сравнивается. Однако, характерно, что интенсивность изнашивания пары трения незначительно увеличивается от литого состояния к закаленному и отожженному. Для этой пары трения следует отметить благоприятное действие модифицирования ��� как фак-��� как фак- как фак- тора, положительно влия-ющего на структуру во всех состояниях. Применение порошков нитрида титана для повышения износостойкости как антифрикционных сплавов, так и пары трения в целом, вполне целесообразно, в том числе и для трения в условиях больших нагрузок. Модифицирование серого чугуна также повышает как износостойкость сплава, а б Рис. 2. Структура сплава СЧ+TiN в литом со- стоянии: а – нетравленая; б - травленая Фаза Микротвердость, кг/мм2 литой закаленный отожженный cплав СЧCuS + TiN матрица перлит 410 троостит - 250 перлит матрица мартенсит - 950 мартенсит - карбид 836 - - Сульфид 235 360 225 графито-феррит - ∼ 90 100 Таблица 3. Микротвердость фаз сплавов, легированных по- рошком TiN в различном структурном состоянии ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 5 (83) 69 Новые литые материалы так и пары трения. Однако, как для литого сплава, так и для закаленного, повышение нагрузки дает экстре- мальный эффект – минимальный износ пары трения при нагрузке 150 кг/см2. В то же время интенсив- ность изнашивания с литым сплавом в 5 раз меньше, чем с закаленным. Если уменьшение износа пары трения при нагрузке 150 кг/см2 можно связать с положительным смазочным эффектом графита в структуре сплава на базе чугуна, то значительное увеличение интенсивности изнашивания при на- грузке 200 кг/см2 свидетельствует о плохой адгезии графита к поверхно- сти контртела, в результате чего имеет место падение износостойкости пары трения. Процессы нормального (ми- нимального) изнашивания пары трения при отсутствии микрореза- ния поверхностей и схватывания (микрохолодная сварка) полностью предопределяются процессами массопереноса на молекулярном и атомном уровнях. Изменение состава сплавов на поверхностях трения пар определяет массоперенос, который формирует структу- ру поверхностных слоев металла по разнице химического состава поверхностей трения до и после изнашивания. Результаты этих исследований представлены на рис. 5-7. Для пары трения сплав СЧCuS+TiN-Ст5зак независимо от структурного строения Эле- мент Химический состав, массовая доля, % литой закаленный отожженный кар- бид мат- рица суль- фид мат- рица белая мат- рица серая суль- фид мат- рица суль- фид Al 0,00 0,00 1,57 0,00 0,00 0,97 0,00 0,12 Si 0,07 0,38 0,23 0,86 1,13 0,81 0,33 0,23 P 0,02 0,01 0,40 0,00 0,02 0,17 0,07 0,60 S 0,00 0,00 28,70 0,21 0,29 23,43 0,08 26,34 Ti 0,08 0,06 1,81 0,13 0,10 2,21 0,09 2,05 Cr 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Mn 0,00 0,00 4,90 0,03 0,00 1,73 0,09 3,05 Fe 99,18 91,92 16,13 94,63 92,86 27,00 95,58 14,50 Cu 0,15 7,55 46,15 4,07 5,59 43,70 3,73 51,93 Таблица 4. Микрохимический анализ фаз сплава СЧCuS с TiN а б Рис. 3. Структура сплава СЧCuS+��N после от- жига: а – нетравленая; б – травленая 70 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 5 (83) Новые литые материалы сплавов в процессе массопереноса участвует вещество фаз, относящих- ся к сульфидам, а именно медь, сера и титан. Следует также отметить тот факт, что литой сплав в результате изнашивания увеличивает в дефор- мированной трением поверхности количество меди и серы, в резуль- тате чего с увеличением нагрузки (рис. 4) интенсивность изнашивания сплава уменьшается до минимума. В то же время сплав СЧCuS + TiN после закалки и отжига в резуль- тате внешнего трения теряет в по- верхностном слое элементы меди и серы при некотором увеличении массовой доли титана. При трении с литым и закален- ным сплавами на поверхности контртела из закаленной стали 5 относительное количество пере- несенного вещества по сере со- ставляет 0,12-0,14 %, а по меди − 0,18-0,19 % (в связи с тем, что толщина слоя перенесенного ме- талла составляет в среднем не бо- лее 0,1 мкм). Это свидетельствует о том, что в качестве эффективно- го вещества, которое играет роль твердой смазки, выступает сульфид на основе меди и серы. После отжига в структуре сплава в большом количестве выделился графит, металлическое вещество слоя, в основном, формируется на основе меди. Выделение на поверх- ности сплава СЧCuS+TiN графита создает благоприятное условие для прирабатываемости пары трения в условиях высоких нагрузок: 150- 200 кг/см2, что также способствует повышению износостойкости кон- тртела и пары трения в целом. Изучение процесса массоперено- са пары трения сплав СЧ+TiN-Ст5зак в различном структурном состоянии сплава показало следующее. В результате деформирования трением литого сплава содержание элементов в поверхности трения, кроме серы, практически не изменяет- ся. В то же время на поверхности котртела фиксируется перенос серы и титана, кроме этого увеличивается содержание кремния. Сочетание структурных особенностей сплава, который содержит достаточное количество графитовой фазы и относительной Рис. 4. Влияние нагрузки на износ пары тре- ния СЧCuS+TiN – Ст5зак; сплавы: а – литой; б – закаленный; в – отожженный; 1 – сплав; 2 – контр- тело; 3 – суммарный износ 100 150 200 Нагрузка, кг/см2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 И знос, г /см 2 х10 4 3 1 2 Нагрузка, кг/см2 И зн о с, г /( см 2 ⋅1 0 4 ) а 16 2 10 12 14 4 6 8 1 0 100100100 3 2 100 150 200 Нагрузка, кг/см2 0 5 10 15 20 25 30 35 40 И знос, г /см 2 х10 4 3 2 1 Нагрузка, кг/см2 И зн о с, г /( см 2 ⋅1 0 4 ) б 40 10 15 20 25 30 35 3 100 0 5 150 200 2 1 100 150 200 Нагрузка, кг/см2 0 5 10 15 20 25 30 35 И знос, г /см 2 х10 4 3 2 1 И зн о с, г /( см 2 ⋅1 0 4 ) Нагрузка, кг/см2 в 100 35 5 20 25 30 10 15 3 0 150 200 1 1 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 5 (83) 71 Новые литые материалы а б Рис. 5. Микрохимический анализ поверхностей трения при граничном трении до и после изнашивания при нагрузке 200 кг/см2: а – сплав СЧCuS+TiN литой; б – контртело Ст5 зак а б Рис. 6. Микрохимический анализ поверхностей трения при граничном трении до и после изна- шивания при нагрузке 200 кг/см2: а – сплав СЧCuS + TiN после закалки; б – контртело Ст5 зак Рис. 7. Микрохимический анализ поверхностей трения при граничном трении до и после изнашивания при нагрузке 200 кг/см2:: а – сплав СЧCuS + TiN после отжига; б – контртело Ст5зак а б 72 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 5 (83) Новые литые материалы твердости 250 НВ, обеспечивает достаточно высокую износостойкость пары трения за счет высокой износостойкости сплава СЧ+TiN литой структуры. Результаты исследования влияния нагрузки на интенсивность изнашивания сплавов типа СЧCuS, модифицированных микропорошками TiN, показали, что их износостойкость зависит от исходного структурного и микрохимического состояний. Литой сплав СЧCuS+TiN обладает максимально возможной износостойкостью во всем диапазоне нагрузок. Такой же высокой износостойкостью обладает и сплав СЧCuS +TiN после отжига и закалки, причем последний при больших нагрузках обеспечивает минимальный износ контртела и пары трения. Это объясняется тем, что термическая обработка вызывает распад цементита структуры и выделение графита компактной розеточной формы. Высокая износостойкость сплавов СЧCuS+TiN и пар трения полностью опреде- ляется наличием на поверхности трения наноструктурного слоя, состоящего из фрагментов (молекул) сульфида на основе меди и титана, а также графита. 1. Модифицирование высокохромистого чугуна ИСИ ультрадисперсным порошком / В. Ф. Пинкин, Г. Г. Крушенко, А. Г. Карегин и др. // Литейн. пр-во. – 1994. – № 3. – С. 7. 2. Повышение качества чугунных отливок с помощью нанопорошков / Г. Г. Крушенко, И. С. Ямских, А. А. Бонченков и др. // Металлургия машиностроения. – 2002. – № 2 (9). – С. 20-21. Поступила12.04.2010 Вниманию авторов! В соответствии с требованиями ВАКа все статьи, поступающие в ре- дакции научных журналов, должны обязательно проходить рецензирова- ние, иметь аннотации и ключевые слова на русском, украинском и англий- ском языках. Объем статьи — не более 10 стр., рисунков — не более 5. Статьи в редакции поступают как на бумажном, так и электронном носи- телях. Для текстовых материалов желательно использовать формат doc. Для графических материалов — формат jpeg. Графические материалы не- обходимо сохранять в отдельных файлах. Фотографии, рисунки, графики и чертежи должны быть черно-белыми, четкими и контрастными.

Ähnliche Einträge