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,...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2010
Автори: Гаврилюк, В.П., Олексенко, И.В., Марковский, Е.А., Качко, Н.А.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України 2010
Назва видання:Процессы литья
Теми:
Новые литые материалы
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49838
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати: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.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-49838
record_format dspace
spelling nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-498382025-02-09T13:42:33Z 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 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. 2010 Article 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 ru Процессы литья application/pdf Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
topic Новые литые материалы
Новые литые материалы
spellingShingle Новые литые материалы
Новые литые материалы
Гаврилюк, В.П.
Олексенко, И.В.
Марковский, Е.А.
Качко, Н.А.
Влияние модифицирующих присадок микропорошков TiN на структуру и износостойкость сплавов на основе чугуна, легированного медью и серой (СЧCuS)
Процессы литья
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.
format Article
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.
author_sort Гаврилюк, В.П.
title Влияние модифицирующих присадок микропорошков TiN на структуру и износостойкость сплавов на основе чугуна, легированного медью и серой (СЧCuS)
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)
publisher Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
publishDate 2010
topic_facet Новые литые материалы
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.
series Процессы литья
work_keys_str_mv AT gavrilûkvp vliâniemodificiruûŝihprisadokmikroporoškovtinnastrukturuiiznosostojkostʹsplavovnaosnovečugunalegirovannogomedʹûiserojsčcus
AT oleksenkoiv vliâniemodificiruûŝihprisadokmikroporoškovtinnastrukturuiiznosostojkostʹsplavovnaosnovečugunalegirovannogomedʹûiserojsčcus
AT markovskijea vliâniemodificiruûŝihprisadokmikroporoškovtinnastrukturuiiznosostojkostʹsplavovnaosnovečugunalegirovannogomedʹûiserojsčcus
AT kačkona vliâniemodificiruûŝihprisadokmikroporoškovtinnastrukturuiiznosostojkostʹsplavovnaosnovečugunalegirovannogomedʹûiserojsčcus
first_indexed 2025-11-26T09:18:51Z
last_indexed 2025-11-26T09:18:51Z
_version_ 1849844033313046528
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.

Схожі ресурси