Некоторые аспекты повышения стойкости рабочих поверхностей трения
В работе установлено, что главное функциональное свойство покрытие – его адгезионная активность
 по отношению к обрабатываемому материалу. На основе конфигурационной модели вещества (КМВ)
 показано, что для повышения таких свойств TiN, ZrN, как адгезионная инертность, эти соединения...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Физическая инженерия поверхности |
|---|---|
| Дата: | 2004 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
2004
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98488 |
| 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: | Некоторые аспекты повышения стойкости рабочих поверхностей трения / В.М. Береснев, В.Т. Толок, В.И. Гриценко // Физическая инженерия поверхности. — 2004. — Т. 2, № 1-2. — С. 42–48. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860218843136262144 |
|---|---|
| author | Береснев, В.М. Толок, В.Т. Гриценко, В.И. |
| author_facet | Береснев, В.М. Толок, В.Т. Гриценко, В.И. |
| citation_txt | Некоторые аспекты повышения стойкости рабочих поверхностей трения / В.М. Береснев, В.Т. Толок, В.И. Гриценко // Физическая инженерия поверхности. — 2004. — Т. 2, № 1-2. — С. 42–48. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физическая инженерия поверхности |
| description | В работе установлено, что главное функциональное свойство покрытие – его адгезионная активность
по отношению к обрабатываемому материалу. На основе конфигурационной модели вещества (КМВ)
показано, что для повышения таких свойств TiN, ZrN, как адгезионная инертность, эти соединения целесообразно легировать небольшим количеством металла, имеющих большой статический вес атомов
со стабильной конфигурацией (СВАСК) spі и d-конфигураций. Показано, что легирование TiN d-металлом (Nb) с большим, чем у титана количеством электронов d-уровне оказывает существенное
влияние на адгезионную активность покрытия.
У роботі встановлено, що головна функціональна
властивість покриття – його адгезійна активність стосовно оброблюваного матеріалу. На основі конфігураційної моделі речовини (КМВ) показано, що для
підвищення таких властивостей TіN, ZrN, як адгезійна
інертність, ціз’єднання доцільно легувати невеликою
кількістю металу, що мають велику статичну вагу
атомів із стабільною конфігурацією (СВАСК) sp3 та
d-конфігурацій. Показано, що легування TіN d-металом (Nb) із більшим, ніж у титана кількістю
електронів d-рівня впливає на адгезійну активність
покриття.
The papers еstablishment, the chief thing functional
property to cover – his adhesion activity with respects
on working materials. On foundation configurationally
localization model (CLM ), showing as far as to
increase quality TiN, ZrN, as adhesion inertness,
compound eхpe-diency to alloy small quantity metal,
of available large static’s weight atomicity stable
configuration (LWASC) spі and d-configuration.
Showing of a alloy TiN d- metal (Nb)as large be than
titanium quantity electron d-level to influence essential
influence on the adhesion active covering.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:17:19Z |
| format | Article |
| fulltext |
ФІП ФИП PSE т. 2, № 1 – 2, vol. 2, No. 1 – 242
ВВЕДЕНИЕ
В процессе эксплуатации поверхностные слои
триботехнических систем подвергаются уста-
лостному, коррозионному, тепловому, адгезион-
ному воздействию, при этом важную роль игра-
ют структура и физико-механический комплекс
свойств тонкого приповерхностного слоя мате-
риала, от которых существенно зависит характер
формирующих при трении динамических струк-
тур, кинетика изнашивания [1 – 3].
Регулирование процессов физикохимии кон-
тактных взаимодействий, а также получение с
заданными характеристиками поверхностной
прочности могут широко осуществляться с помо-
щью упрочняющей технологии. Одним из пер-
спективных методов поверхностной обработки
материалов, обеспечивающих получение задан-
ного комплекса характеристик поверхностной
прочности, является нанесения покрытий на
рабочие поверхности.
Хорошо известно, что нанесение покрытий на
основе нитридов и карбидов тугоплавких соеди-
нений, довольно широко используются для сни-
жения интенсивности износа режущего инстру-
мента [4 – 5] и узлов трения деталей машин [6 –
7]. Работоспособность режущего инструмента
и узлов трения зависит от многих факторов,
но, прежде всего, определяется сопротивляемос-
тью контактных площадок изнашиванию и раз-
рушению, которые происходят в результате кон-
тактных взаимодействия поверхностей трения.
Проведенные исследования [4 – 5] свидете-
льствуют, о том, что покрытие замедляет разви-
тие очагов износа передней и задней поверхнос-
тей режущих инструментов. Изнашивание кон-
тактных поверхностей происходит непрерывно
и обусловлено несколькими механизмами – абра-
зивным, адгезионно-усталостным адсорбцион-
ным и диффузионным. В зависимости от усло-
вий взаимодействия может превалировать один
из указанных механизмов, который и определяет
работоспособность инструмента. Механизмы из-
нашивания и работоспособность режущих инст-
рументов из быстрорежущих сталей и твердых
сплавов различны.
Повышения работоспособности инструмента
из быстрорежущей стали с износостойкими по-
крытиями, определяется изменением условий в
зоне контакта резец-стружка, а именно, умень-
шением мощность теплового потока в резец и, в
конечном итоге, – температуры рабочих поверх-
ностей инструмента. Покрытие замедляет рекри-
сталлизационные процессы в быстрорежущей
стали и тем самым снижает преждевременное ра-
зупрочнение стали. Регулирование температуры
на рабочих поверхностях осуществляется за счет
нанесения износостойкого покрытия, которое об-
ладает низкой адгезионной активностью по от-
ношению к обрабатываемому материалу и ока-
зывает существенное влияние на эффективность
работы режущего инструмента [8 – 9].
Исследование работоспособности инструмен-
тов из твердых сплавов с покрытиями [10, 11]
показывает, что основным функциональным
свойствам износостойкого покрытия является
его способность препятствовать диффузионному
износу, которая определяется характером элект-
ронной структуры покрытия.
Согласно конфигурационной модели ве-
щества (КМВ) [12], все свойства твердого тела
(твердость, температура плавления, адгезионная
активность, диффузионная активность и т.д.) за-
висят от СВАСК sрі и d-конфигураций вещества.
и поэтому между отдельными свойствами твер-
дого тела как правило имеется корреляция. Такая
корреляция должна быть между диффузионной
активностью покрытия и адгезионной актив-
ностью по отношению к обрабатываемому мате-
УДК 621.793
НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ПОВЫШЕНИЯ СТОЙКОСТИ РАБОЧИХ
ПОВЕРХНОСТЕЙ ТРЕНИЯ
В.М. Береснев, В.Т. Толок, В.И. Гриценко
Научный физико-технологический центр МОН и НАН Украины (Харьков)
Украина
Поступила в редакцию 22.03.2004
В работе установлено, что главное функциональное свойство покрытие – его адгезионная активность
по отношению к обрабатываемому материалу. На основе конфигурационной модели вещества (КМВ)
показано, что для повышения таких свойств TiN, ZrN, как адгезионная инертность, эти соединения це-
лесообразно легировать небольшим количеством металла, имеющих большой статический вес атомов
со стабильной конфигурацией (СВАСК) spі и d-конфигураций. Показано, что легирование TiN d-
металлом (Nb) с большим, чем у титана количеством электронов d-уровне оказывает существенное
влияние на адгезионную активность покрытия
ФІП ФИП PSE т. 2, № 1 – 2, vol. 2, No. 1– 2 43
риалу. Поэтому вместо оценки качества покры-
тия по его диффузионной активности, которая
методически весьма затруднительна, представля-
ется целесообразным оценивать качество покры-
тия по его адгезионной активности.
Проведенный нами анализ научных публика-
ций, также наши исследования свидетельствуют,
что карбиды, нитриды и карбонитриды d-пере-
ходных металлов IV и VI групп периодической
системы элементов принадлежат к числу соеди-
нений, обладающих высоким статистическим ве-
сом стабильных spі и d электронных конфигу-
раций атомов (CВАСК), что обуславливает уни-
кальный комплекс свойств, свойственный этим
соединениям [12]. Высокая твердость, высокая
теплостойкость, низкая схватываемость при
трении с металлами, высокая температура плав-
ления и ряд свойств, характерных скорее для ме-
таллов, чем для соединений – достаточно высо-
кий уровень теплопроводности и электропро-
водности, определенный запас пластичности (или
вернее – умеренная хрупкость), – вот те свойства
благодаря которым указанный класс соединений
нашел широкое применение в технике.
Наибольший интерес представляют покрытия
на основе соединений титана, циркония, поско-
льку они являются самыми дешевыми и доступ-
ными из всех тугоплавких переходных метал-
лов. Кроме того, соединения титана, циркония
с углеродом и азотом обладают наиболее силь-
ными связями spі, статический вес которых весь-
ма высокий, что в совокупности определяет на-
иболее высокий уровень твердости карбидов,
карбонитридов и нитридов этого метала по срав-
нению с аналогичными соединениями других
переходных метал лов IV –VI групп.
Однако общие соображения, вытекающие из
анализа современного уровня научных публи-
каций в области трения и износа [13 – 14], а также
известный эффект существенного повышения
из-носостойкости режущих инструментов за счет
покрытий из этих веществ, позволяет возмож-
ным использование их на поверхности трения
деталей машин и механизмов, для повышения
работоспособности узлов трения.
Однако, использования одного из тугоплав-
ких соединений (нитридов, карбидов) в качестве
покрытий не всегда может удовлетворять основ-
ным требованием, предъявляемым к покрытиям
для пар трения и поэтому все большее приме-
нение, находят многокомпонентные и многослой-
ные покрытия с переменным химическим сос-
тавом [15 – 16].
Проведенный анализ соотношения СВАСК
spі и d при комнатной температуре в соедине-
ниях d-переходных металлов IV показывает, что
различие в СВАСК d у них весьма незначитель-
но, (табл. 1) в отличие от изменения СВАСК при
переходе от металла IV группы к металлу VI груп-
пы в пределах одного периода. Это обстоятельс-
тво позволило предположить, что для повыше-
ния таких свойств TiN, ZrN, как адгезионная и
диффузионная инертность при высоких темпе-
ратурах, эти соединения целесообразно легиро-
вать небольшим количеством металлов, имею-
щих как большой СВАСК так и большую стаби-
льность при высоких температурах, причем пос-
леднее условие, очевидно, является наиболее
важным.
Увеличение СВАСК d-конфигураций соеди-
нения TiN, ZrN за счет легирования должно быть
с одной стороны слабым, что существенно не
снизит роль spі-конфигураций, а с другой сторо-
ны – достаточным, чтобы с увеличением темпе-
ратуры новые d-конфигурации могли компенси-
ровать уменьшение СВАСК и стабильность
spі-конфигураций.
Таким образом, уже это рассмотрение пред-
полагает наличие некоторой оптимальной кон-
центрации легирующего элемента в соединении
TiN, ZrN. Ясно также, что для получения одина-
кового эффекта в изменении свойств TiN, ZrN
при высоких температурах, эффективнее исполь-
зовать металлы более тяжелые (из других перио-
дов) – Hf, Nb, Mo, Ta, W, Сr при этом, чем больше
СВАСК d обладает этот металл при комнатной
температуре, тем в меньшем количестве требу-
ется его введение в состав TiN, ZrN.
Решение этой проблемы возможно лишь на
основе изучения поверхностного (адгезионного)
взаимодействия рабочих поверхностей контак-
тирующих материалов и полученные при этом
экспериментальные результаты могут дать пол-
ную информация о природе трения и изнаши-
вания поверхностных слоев.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
ИССЛЕДОВАНИЙ
На установке ННВ-6,6И4 вакуумно-дуговым ме-
тодом, путем одно временного распыления двух
материалов титана и ниобия в среде реакцион-
ного газа – азота наносились покрытия Ti-Nb-N
Таблица 1
Содержание СВАСК d-конфигураций у
переходных металлов VI – VI группах
IV – группа V – группа VI – группа
Ti – 43%
Zr – 52%
Hf – 55%
V – 63%
Nb – 76%
Ta – 81%
Cr – 73%
Mo – 84%
W – 96%
В.М. БЕРЕСНЕВ, В.Т. ТОЛОК, В.И. ГРИЦЕНКО
ФІП ФИП PSE т. 2, № 1 – 2, vol. 2, No. 1 – 244
на образцы из стали Р6М5 (HRC 62). Определе-
ние содержания ниобия в покрытии Ti-Al-N осу-
ществлялось на рентгеновском микроанализато-
ре МАР-2 с абсолютной погрешностью 0,1 %
(мас.). Качественный фазовый анализ прово-
дился только на покрытиях с концентраций нио-
бия: 4,4 %, 9,4 %, 19,3 %, и 76,0 % по массе.
Анализ проводился на установке ДРОН-2 в из-
лучении λ-Со. С помощью самописца регистри-
ровались кривые дифракционного распределения
интенсивности в интервале углов 2θ от 0° до
160°.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ
Анализируя фазовый состав покрытий и содер-
жание отдельных элементов в основной фазе по-
крытия, необходимо иметь ввиду, что как TiN,
так и NbN – являются фазами внедрения, имею-
щими одинаковый тип кристаллической решет-
ке (NaCl). Значения периода решетки этих фаз:
нитрид титана (а = 0,4224 нм.), нитрид ниобия
(а = 0,4392 нм) [5]. Несмотря на одинаковый раз-
мер атомного радиуса металлических титана и
ниобия (r = 0,147 нм.) [17], период решетке нит-
рида титана меньше периода решетке нитрида
ниобия, что свидетельствует о большом эффек-
тивном радиусе иона ниобия в фазе внедрения.
Конфигурационная модель вещества (КМВ) [12]
объясняет это большой степенью локализации
валентных электронов атомов титана в соедине-
нии в связи с более высоким СВАСК spі-конфи-
гурации – потому растворение ниобия в нитри-
де титана (замещения атомами ниобия какого-
то количества атомов титана) вызывает увели-
чение межплоскостных расстояний и периода
решетки (уменьшение СВАСК spі-конфигура-
ции), а растворение титана в нитриде ниобия,
напротив, приводит к уменьшению этих пара-
метров (повышение СВАСК spі-конфигурации).
Дифракто-метрические в исследуемых покры-
тиях выявляются лишь основные фазы: в покры-
тии с 4,4 % ÷ 19,3 % – твердый раствор нио-
бия в нитриде титана, в покрытии с 76 % – твер-
дый раствор титана в ниобии.
Следует отметить, что твердый раствор нио-
бия в нитриде титана в покрытиях с содержа-
нием ниобия 4,4 % ÷ 19,3 % не являются одно-
родным. Наблюдается его расслоение на два
состава с большим и меньшим содержанием ни-
обия. Фазовый состав указанных покрытий ка-
чественно одинаково, однако, в покрытиях с со-
держанием ниобия 9,4% и выше большее смеще-
ние дифракционных линий фазы свидетельст-
вует о большем содержании ниобия в этой фазе.
Покрытия, полученное 76% по массе ниобия, сос-
тоит, в основном, из нитрида ниобия, однако не-
которое смещение линий на больших углах, сви-
детельствует об уменьшение межплоскостных
расстояний по сравнению с табличными, позво-
ляет говорить об образовании твердого раство-
ра титана в нитриде ниобия.
Методом рентгеноструктурного анализа с уче-
том макронапряжений нами был определен пе-
риод решетке основной фазы покрытия, содер-
жащего 4,4 % (мас.) ниобия. Съемка проводи-
лась на дифрактометре ДРОН-2 в излучении ко-
бальтового анода. Для определения периода ре-
шетки фазы нитрида титана точечным мето-
дом регистрировался профиль дифракционной
линии (420). Для устранения влияния остаточ-
ных макронапряжений на значения определен-
ного периода решетки, кроме перпендикуляр-
ной съемки под углом ψ = 0, проводились на-
клонные съемки под углами ψ = +35°; +40°;
+45°; +50°; –45°; –40°; –35°. Определенный
таким образом период решетки составляет
(а = 0,4251 нм.), что несколько больше нитрида
титана (а = 0,4224 нм), что несколько больше пе-
риода решетки нитрида титана и свидетельст-
вует о наличие твердого раствора ниобия в этой
фазе.
На рис. 1 приведены экспериментальные кри-
вые зависимости силы трения F от концентра-
ции ниобия.
Покрытия Ti-Nb-N были нанесены на непере-
тачиваемые твердосплавные пластины ВК8,
которые затем были испытаны при кратковре-
менном точении стали 45, (S = 0,25 мм/об,
t = 0,5 мм, V = 181м/мин). В процессе кратко-
Рис. 1. Зависимость силы трения F от концентрации ниобия.
НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ПОВЫШЕНИЯ СТОЙКОСТИ РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ТРЕНИЯ
ФІП ФИП PSE т. 2, № 1 – 2, vol. 2, No. 1– 2 45
временного точения режущие пластины не успе-
вают изнашиваться, что позволяет при опреде-
лении F на передней поверхности не учитывать
реакций на задней поверхности, которые с уве-
личением степени затупления инструмента рас-
тут. Испытания показали слабую чувствитель-
ность усадки стружки Кл и длины контакта
стружки с передней поверхностью ln к содер-
жанию ниобия в покрытии, вместе с тем сила
трения F закономерно реагирует на изменение
состава покрытия. Считая что скорость резания
главным образом проявляется в изменении темпе-
ратуры контакта на передней поверхности, мак-
симумы и минимумы на кривых зависимости си-
лы трения F от содержания Nb в покрытии сме-
щаются в область более низких концентрации
ниобия, при этом минимум становится более вы-
раженным и соответствует более широкому ин-
тервалу концентраций ниобия. Важно еще и то,
минимальный уровень F с увеличением темпе-
ратуры снижается и становится ниже уровня F,
соответствующего покрытию TiN, которое не со-
держит Nb. Поэтому, для дальнейшего анализа
представляется целесообразным в качестве ме-
ры адгезионного взаимодействия покрытия – об-
рабатываемый материал использовать величину
F, которая является силой трения на передней
поверхности.
Форму кривых можно объяснить также схе-
мой, представленной на рис. 2, рис. 3. На этой
схеме (рис. 2) качественно представлена относи-
тельное положение зависимостей адгезионной
активности fадг соединения Ti-Nb-N от темпера-
туры, причем кривые I, II, III, IV,V соответст-
вует увеличению содержания ниобия в покры-
тии (а значит и СВАСК d- конфигураций).
Увеличение СВАСК d-конфигураций должно
сопровождаться, при легировании, соответству-
ющим уменьшением СВАСК spі-конфигураций.
Поэтому, при низких температурах, где роль spі
велика, fадг будет увеличиваться с увеличением
содержания Nb, однако, интенсивность увели-
чения fадг с повышением температуры должно
быть тем меньше, чем больше в соединении
будет СВАСК d, а, следовательно, и количество
ниобия. Это обстоятельство обуславливает раз-
личный наклон кривых и их пересечение в об-
ласти высоких температур.
Исходя из схемы (см. рис. 1) можно полу-
чить форму кривых зависимостей fадг от содер-
жания ниобия в покрытии при разных темпе-
ратурах: Т1, Т2, Т3 (рис. 3), для чего на схеме
сделаны соответствующие сечения. Как мы ви-
дим, форма кривых существенно зависит от тем-
пературы. При низких температурах fадг моно-
тонно увеличивается с увеличением содержания
ниобия, при более высоких температурах на кри-
вых наблюдается максимум и минимум, причем
с повышением температуры минимум стано-
вится более выраженным, и его положение отно-
сительно оси абсцисс может изменяться.
Так как режим резания является весьма на-
пряженным (температура по нашей оценке на
передней поверхности 800° – 900°) то полученный
результат укладываются в рамках основных по-
ложений КМВ, и подчеркивает справедливость
основного тезиса положенного в основу разра-
боток покрытий, что введения ниобия в покры-
тие TiN удается изменять высокотемпературную
стабильность d-конфигураций (за счет изменения
средней концентрации электронов d-уровне ме-
таллического атома). Оценка данных зависимос-
Рис.3. Схема зависимости адгезионной активности от содер-
жания ниобия в покрытии при разных температурах.
Рис.2. Схема зависимости адгезионной активности от тем-
пературы.
В.М. БЕРЕСНЕВ, В.Т. ТОЛОК, В.И. ГРИЦЕНКО
ФІП ФИП PSE т. 2, № 1 – 2, vol. 2, No. 1 – 246
тей показывают, что не монотонности экспери-
ментальных кривых (максимумы и минимумы)
оказываются смещенными относительно теоре-
тической кривой в область более малых концент-
раций ниобия. Полученный экспериментальный
результат, также как и “деформацию” кривых
F = F(СNb) при увеличении температуры необ-
ходимо иметь ввиду при развитии теории адгези-
онного взаимодействия твердых тел.
На рис. 4 приведены результаты промышлен-
ных испытаний покрытий Ti-Nb-N нанесенных
на неперетачиваемые твердосплавные пластины
ВК-6.
При разработке покрытий, как уже отмеча-
лось, необходимо заботиться не только о низкой
адгезионной активности (схватываемости) покры-
тий с контртелом при трении, не только о тепло-
проводности и коэффициенте термического рас-
ширения, но и о том, чтобы покрытия хорошо
держались на подложке во время работы.
На первый план при решении этой задачи
выступает не износостойкость покрытий, а их ад-
гезионная прочность. Адгезионная прочность во
многом определяется схватываемостью покры-
тий с подложкой. Вместе с тем большое значе-
ние имеют также внутренние напряжения, воз-
никающие в покрытии, которые при прочих оди-
наковых условиях определяют уровень адгези-
онной прочности. Именно с макронапряжени-
ями связано то, что при увеличении толщины
покрытий они удерживаются на подложке. Бо-
льшое влияние на уровень и знак макронапря-
жений оказывает различие в коэффициентах ли-
нейного расширения покрытия и подложки. На
долговечность покрытия, будет также оказывать
влияние и степень его хрупкости: так как, если
покрытие очень хрупкое, то оно будет скалыва-
ться. Хрупкость же покрытия, как и его схваты-
ваемость определяется, прежде всего, электрон-
ным строением вещества покрытия. Поэтому при
разработке сложных многокомпонентных по-
крытий должны быть учтены отмеченные фак-
торы. На рис. 5 приведена структура много-
cлойного покрытия TiN (δ = 0,5мкм) + Ti (Nb)N
(δ = 0,5мкм) + TIN (δ = 0,5 мкм) + TI (Nb)N
(δ = 0,5 мкм) + и.т.д. + Ti-Nb – N (δ = 1,0 мкм).
Толщина покрытия составила 5 – 7 мкм.
Покрытия наносились на образцы
(10×10×10мм) из стали 38Х2М10А (азотирован-
ная). Контртелом служили цилиндрические об-
разцы термообработанной на высокую твердость
(НRС 59-63) стали Х12М. Испытания на трения
и износ проводили в среде масла М14В2 на ма-
шине трения МИ-1М по схеме плоскость – ци-
линдр, при скорости скольжения 1,0 м/с, темпе-
ратуре 60° С. Трение осуществляли при ступен-
чато возрастающей нагрузке. Эффективность
многослойных покрытий Ti-Nb-N как хорошего
износостойкого материала можно проиллюст-
рировать по сравнению с износостойкостью по-
крытий TIN, NbN (рис. 6).
Результаты испытаний свидетельствуют о пер-
спективности использования многослойных по-
крытий Ti-Nb-N для повышения износостойкос-
ти поверхностей трения деталей, работающих в
условиях близких к изученным.
Рис. 4. Зависимость периода стой кости от концентрации
ниобия в покрытии TiN при фиксированной скорости, подачи
и глубины резания в процессе обработке стали 1Х18Н10Т
(V = 187 м/мин., t = 1,0 мм, s = 0,2 мм/об.).
Рис. 5. Структура многослойного покрытия Ti-Nb-N (P =
= 0,2 Па, Uсм= 200 В, VTi= 0,5 мкм/мин, VNb= 0,1 мкм/мин).
НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ПОВЫШЕНИЯ СТОЙКОСТИ РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ТРЕНИЯ
ФІП ФИП PSE т. 2, № 1 – 2, vol. 2, No. 1– 2 47
Выявленные закономерности изнашивания
позволяют создавать такую конструкцию покры-
тий, которая обладает высокой энергетически ус-
тойчивой структурой и обеспечивает при этом
высокое сопротивление, как механическим на-
грузкам, так и высоким температурам.
ВЫВОДЫ
1. Установлено, что главным функциональным
свойством износостойких покрытий на основе
тугоплавких соединений является адгезионная
активность по отношению к обрабатываемому
материалу.
2. Показано, что для снижения адгезионной ак-
тивности покрытий TiN при высоких темпера-
турах контакта необходимо обеспечить увеличе-
ние СВАСК d-конфигураций за счет легирования
покрытий Ti d-переходными металлами V – VI
группы, обладающих более высокими по срав-
нению с Ti главными квантовыми числами.
3. Испытания режущих пластин марки ВК-6 с
покрытием Ti-N легированных ниобием показа-
ли, что концентрация ниобия больше 19% (мас.)
соответствует большой адгезионной активнос-
ти, а концентрация ниобия от 8 до 19 % низкой
адгезионной активности, при этом стойкость
увеличилась в 3,9 раза.
4. Результаты испытаний многослойных покры-
тий на основе TI-Nb-N на трение и износ пока-
зали, что предложенная конструкция покрытий
характеризуется наименьшим износом , высокой
износостойкостью, а также адгезионной инерт-
ностью по отношению к контртелу.
ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алексеев Н.М. Новое о структурних особенностях
изнашивания твердых тел// Трение и износ. –
1989.– Т. 10, № 2. – С. 197-205..
2. Панин В.Е., Лихачев В.А., Гриняев Ю.В. Структур-
ные уровни деформации твердых тел.– Новоси-
бирск: Наука, 1985. – 229 с.
3. Рапопорт Л.С. Уровни пластической деформации
поверхностных слоев и их связь с процессом из-
нашивания//Трения и износ. –1989. – Т. 10, № 5.
– С. 786 – 792.
4. Мацевитый В.М. Покрытия для режущего инстру-
мента//Харьков: Вища школа, 1987. – 127 с.
5. Верещака А.С., Третьяков И.П. Режущие инстру-
менты с износостойкими покрытиями.– М: Ма-
шиностроение, 1986. – 190 с.
6. Белый А.В., Карпенко Г.Д., Мышкин Н.К. Струк-
тура и методы формирования износостойких по-
верхностных слоев. – М.: Машиностроение,
1991. – 208 с.
7. Власов В.М. Работоспособность упрочненых
трущихся поверхностей.– М.: Машиностроение,
1987. – 304с.
8. Мацевитый В.М, Казак И.Б., Романова Л.М. Влия-
ние износостойкого покрытия на условия фрикци-
онного контакта стружки с передней поверхнос-
тью инструмента// Трение и износ. – 1985. –Т. 6,
№ 2. – С. 333 - 338.
9. Мацевитый В.М., Удовенко Е.С., Береснев В.М. и
др. Влияние износостойких покрытий на контакт-
ное взаимодействие режущих инструментов с об-
рабатываемым материалом//Физика износо-
стойкости поверхности металлов. – 1988 . –
С. 201 - 205.
10. Кабалдин Ю.Г. Структурно-энергетичекий поход
к процессам трения, изнашивания и смазки при
резании // Трени и износ. – 1989. – Т. 10, № 2. –
С. 801 - 808.
11. Сальников А.С. Износостойкость нитридных пле-
нок // МиТом .– 1993. – .№ 5. – С. 2 - 5.
12. Самсонов Г.В., Прядко И.Ф., Прядко Л.Ф. Конфи-
гурационная модель вещества. – К.: Наукова дум-
ка, 1971.– 229 с.
13. Физические основы мезомеханики пластической
деформации и разрушения твердых тел// Новоси-
бирск: Наука. – 2000. – С. 265 - 275
14. Мацевитый В.М., Казак И.Б., Спольник А.И. и др.
Некоторые аспекты адгезионного взаимодейст-
вия твердых тел// Доп. НАНУ. – 2003. – № 9. –
С. 99 - 105.
15. Береснев В.М., Федоренко А.И., Гриценко В.И. и
др. Исследование фрикционных свойств компо-
Рис. 6. Зависимость обьемного износа от нагрузке при
4 – часовых износных испытаниях стали Х12М в паре с по-
крытиями: 1 – NbN, 2 – TiN, 3 – многослойное покрытие
Ti-Nb-N (δ = 6 мкм), 4 – многослойное покрытие Ti-Nb-N
(δ = 8 мкм).
В.М. БЕРЕСНЕВ, В.Т. ТОЛОК, В.И. ГРИЦЕНКО
ФІП ФИП PSE т. 2, № 1 – 2, vol. 2, No. 1 – 248
зиционных покрытий, полученных вакуумно-
дуговым методом //Физическая инженерия по-
верхности. – 2003. – Т. 1, № 2.– С. 180-183.
16. Береснєв В.М., Толок В.Т., Гриценко В.И. По-
крытия на основе тугоплавких соединений, осаж-
даемых из потоков металлической плазмы ваку-
SOME ASPECTS TO INCREASE STABLE
WORKING SURFACE FRICTION
V.M. Beresnev, V.T. Tolok, V.I. Gritsenko
The papers еstablishment, the chief thing functional
property to cover – his adhesion activity with respects
on working materials. On foundation configurationally
localization model (CLM ), showing as far as to
increase quality TiN, ZrN, as adhesion inertness,
compound eхpe-diency to alloy small quantity metal,
of available large static’s weight atomicity stable
configuration (LWASC) spі and d-configuration.
Showing of a alloy TiN d- metal (Nb)as large be than
titanium quantity electron d-level to influence essential
influence on the adhesion active covering.
ДЕЯКІ АСПЕКТИ ПІДВИЩЕННЯ СТІЙКОСТІ
РОБОЧИХ ПОВЕРХОНЬ ТЕРТЯ
В.М. Береснєв, В.Т. Толок, В.І. Гриценко
У роботі встановлено, що головна функціональна
властивість покриття – його адгезійна активність сто-
совно оброблюваного матеріалу. На основі конфі-
гураційної моделі речовини (КМВ) показано, що для
підвищення таких властивостей TіN, ZrN, як адгезійна
інертність, ці з’єднання доцільно легувати невеликою
кількістю металу, що мають велику статичну вагу
атомів із стабільною конфігурацією (СВАСК) sp3 та
d-конфігурацій. Показано, що легування TіN d-ме-
талом (Nb) із більшим, ніж у титана кількістю
електронів d-рівня впливає на адгезійну активність
покриття.
умной дуги//Физическая инженерия поверхности.
– 2003. – Т. 1, № 3 - 4. – С. 237 - 257.
17. Григорович В.К., Шефтель Е.Н. Дисперсионное
упрочнение тугоплавких металлов.– М.: Нау-
ка, 1980. – 301 с.
НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ПОВЫШЕНИЯ СТОЙКОСТИ РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ТРЕНИЯ
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-98488 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1999-8074 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:17:19Z |
| publishDate | 2004 |
| publisher | Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Береснев, В.М. Толок, В.Т. Гриценко, В.И. 2016-04-15T09:11:10Z 2016-04-15T09:11:10Z 2004 Некоторые аспекты повышения стойкости рабочих поверхностей трения / В.М. Береснев, В.Т. Толок, В.И. Гриценко // Физическая инженерия поверхности. — 2004. — Т. 2, № 1-2. — С. 42–48. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. 1999-8074 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98488 621.793 В работе установлено, что главное функциональное свойство покрытие – его адгезионная активность
 по отношению к обрабатываемому материалу. На основе конфигурационной модели вещества (КМВ)
 показано, что для повышения таких свойств TiN, ZrN, как адгезионная инертность, эти соединения целесообразно легировать небольшим количеством металла, имеющих большой статический вес атомов
 со стабильной конфигурацией (СВАСК) spі и d-конфигураций. Показано, что легирование TiN d-металлом (Nb) с большим, чем у титана количеством электронов d-уровне оказывает существенное
 влияние на адгезионную активность покрытия. У роботі встановлено, що головна функціональна
 властивість покриття – його адгезійна активність стосовно оброблюваного матеріалу. На основі конфігураційної моделі речовини (КМВ) показано, що для
 підвищення таких властивостей TіN, ZrN, як адгезійна
 інертність, ціз’єднання доцільно легувати невеликою
 кількістю металу, що мають велику статичну вагу
 атомів із стабільною конфігурацією (СВАСК) sp3 та
 d-конфігурацій. Показано, що легування TіN d-металом (Nb) із більшим, ніж у титана кількістю
 електронів d-рівня впливає на адгезійну активність
 покриття. The papers еstablishment, the chief thing functional
 property to cover – his adhesion activity with respects
 on working materials. On foundation configurationally
 localization model (CLM ), showing as far as to
 increase quality TiN, ZrN, as adhesion inertness,
 compound eхpe-diency to alloy small quantity metal,
 of available large static’s weight atomicity stable
 configuration (LWASC) spі and d-configuration.
 Showing of a alloy TiN d- metal (Nb)as large be than
 titanium quantity electron d-level to influence essential
 influence on the adhesion active covering. ru Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України Физическая инженерия поверхности Некоторые аспекты повышения стойкости рабочих поверхностей трения Деякі аспекти підвищення стійкості робочих поверхонь тертя Some aspects to increase working surfaces friction Article published earlier |
| spellingShingle | Некоторые аспекты повышения стойкости рабочих поверхностей трения Береснев, В.М. Толок, В.Т. Гриценко, В.И. |
| title | Некоторые аспекты повышения стойкости рабочих поверхностей трения |
| title_alt | Деякі аспекти підвищення стійкості робочих поверхонь тертя Some aspects to increase working surfaces friction |
| title_full | Некоторые аспекты повышения стойкости рабочих поверхностей трения |
| title_fullStr | Некоторые аспекты повышения стойкости рабочих поверхностей трения |
| title_full_unstemmed | Некоторые аспекты повышения стойкости рабочих поверхностей трения |
| title_short | Некоторые аспекты повышения стойкости рабочих поверхностей трения |
| title_sort | некоторые аспекты повышения стойкости рабочих поверхностей трения |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98488 |
| work_keys_str_mv | AT beresnevvm nekotoryeaspektypovyšeniâstoikostirabočihpoverhnosteitreniâ AT tolokvt nekotoryeaspektypovyšeniâstoikostirabočihpoverhnosteitreniâ AT gricenkovi nekotoryeaspektypovyšeniâstoikostirabočihpoverhnosteitreniâ AT beresnevvm deâkíaspektipídviŝennâstíikostírobočihpoverhonʹtertâ AT tolokvt deâkíaspektipídviŝennâstíikostírobočihpoverhonʹtertâ AT gricenkovi deâkíaspektipídviŝennâstíikostírobočihpoverhonʹtertâ AT beresnevvm someaspectstoincreaseworkingsurfacesfriction AT tolokvt someaspectstoincreaseworkingsurfacesfriction AT gricenkovi someaspectstoincreaseworkingsurfacesfriction |