Особливості формування поверхневого шару сталі в умовах сухого тертя ковзанням
The task of modern tribomaterials science is to create materials with high performance characteristics, sufficient for operation in wear conditions with increased reliability and durability. A hypereutectoid wear-resistant steel microalloyed with vanadium and nitrogen and additionally alloyed with c...
Збережено в:
| Дата: | 2025 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine
2025
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2025-3-2 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Metal Science and Treatment of Metals |
Репозитарії
Metal Science and Treatment of Metals| id |
oai:ojs2.localhost:article-345 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Metal Science and Treatment of Metals |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-11-23T17:40:10Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
сталь хімічний склад вуглець мідь поверхневий шар тертя спектр |
| spellingShingle |
сталь хімічний склад вуглець мідь поверхневий шар тертя спектр Kvasnitska, Yu. G. Grigorenko, S. G. Shipitsyn, S. Ya. Novitskyi, V. G. Kiryakova, N. V. Oleksenko, I. V. Особливості формування поверхневого шару сталі в умовах сухого тертя ковзанням |
| topic_facet |
steel chemical composition carbon copper surface layer friction spectrum сталь хімічний склад вуглець мідь поверхневий шар тертя спектр |
| format |
Article |
| author |
Kvasnitska, Yu. G. Grigorenko, S. G. Shipitsyn, S. Ya. Novitskyi, V. G. Kiryakova, N. V. Oleksenko, I. V. |
| author_facet |
Kvasnitska, Yu. G. Grigorenko, S. G. Shipitsyn, S. Ya. Novitskyi, V. G. Kiryakova, N. V. Oleksenko, I. V. |
| author_sort |
Kvasnitska, Yu. G. |
| title |
Особливості формування поверхневого шару сталі в умовах сухого тертя ковзанням |
| title_short |
Особливості формування поверхневого шару сталі в умовах сухого тертя ковзанням |
| title_full |
Особливості формування поверхневого шару сталі в умовах сухого тертя ковзанням |
| title_fullStr |
Особливості формування поверхневого шару сталі в умовах сухого тертя ковзанням |
| title_full_unstemmed |
Особливості формування поверхневого шару сталі в умовах сухого тертя ковзанням |
| title_sort |
особливості формування поверхневого шару сталі в умовах сухого тертя ковзанням |
| title_alt |
Features of formation of the surface layer of steel under conditions of dry sliding friction |
| description |
The task of modern tribomaterials science is to create materials with high performance characteristics, sufficient for operation in wear conditions with increased reliability and durability. A hypereutectoid wear-resistant steel microalloyed with vanadium and nitrogen and additionally alloyed with copper has been developed. Samples of the experimental steel were tested on a friction machine model M22M under dry sliding friction conditions to determine wear resistance. The test results showed that the wear intensity for the experimental steel is -0.20 g/km, this figure is one third lower compared to the base unalloyed hypereutectoid steel.
. The obtained results are explained by the fact that microadditives of vanadium and nitrogen, due to dispersion nitride vanadium strengthening, increase the wear resistance of steel under conditions of dry sliding friction, and the increased content of carbon and copper in the surface layer of the steel sample plays the role of a solid lubricant, providing a lubricating effect, additionally increasing wear resistance. The thin surface layer of steel samples after friction on a friction machine was examined on an Auger X-ray spectral microanalyzer to a depth of 200 nm. Auger spectrograms were recorded and a depth profile was constructed after ion etching with argon ions of the experimental steel samples before friction and after friction.A comparative analysis was conducted, it was found that on the surface of the sample after friction, the copper phase reaches maximum values 5-7 times higher than before friction (10-15 at.%), this layer has a size of 8 nm and is formed due to the diffusion mobility of copper to the surface of the sample during wear processes. Also, on the surface of the sample after friction, the carbon content is increased by 2.5 times than before friction due to the diffusion mobility of carbon along the friction layer, the mechanism of carbon separation in the form of graphite, as well as the diffusion movement of carbon from the matrix with the assistance of local ultra-high temperatures in the friction zone. Therefore, microalloying of the experimental hypereutectoid steel with nitrogen and vanadium and additional alloying with copper leads to a decrease in friction pair wear, an increase in the durability and reliability of the friction pair. |
| publisher |
Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine |
| publishDate |
2025 |
| url |
https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2025-3-2 |
| work_keys_str_mv |
AT kvasnitskayug featuresofformationofthesurfacelayerofsteelunderconditionsofdryslidingfriction AT grigorenkosg featuresofformationofthesurfacelayerofsteelunderconditionsofdryslidingfriction AT shipitsynsya featuresofformationofthesurfacelayerofsteelunderconditionsofdryslidingfriction AT novitskyivg featuresofformationofthesurfacelayerofsteelunderconditionsofdryslidingfriction AT kiryakovanv featuresofformationofthesurfacelayerofsteelunderconditionsofdryslidingfriction AT oleksenkoiv featuresofformationofthesurfacelayerofsteelunderconditionsofdryslidingfriction AT kvasnitskayug osoblivostíformuvannâpoverhnevogošarustalívumovahsuhogotertâkovzannâm AT grigorenkosg osoblivostíformuvannâpoverhnevogošarustalívumovahsuhogotertâkovzannâm AT shipitsynsya osoblivostíformuvannâpoverhnevogošarustalívumovahsuhogotertâkovzannâm AT novitskyivg osoblivostíformuvannâpoverhnevogošarustalívumovahsuhogotertâkovzannâm AT kiryakovanv osoblivostíformuvannâpoverhnevogošarustalívumovahsuhogotertâkovzannâm AT oleksenkoiv osoblivostíformuvannâpoverhnevogošarustalívumovahsuhogotertâkovzannâm |
| first_indexed |
2025-10-21T01:45:42Z |
| last_indexed |
2025-12-02T19:01:29Z |
| _version_ |
1851774500757045248 |
| spelling |
oai:ojs2.localhost:article-3452025-11-23T17:40:10Z Features of formation of the surface layer of steel under conditions of dry sliding friction Особливості формування поверхневого шару сталі в умовах сухого тертя ковзанням Kvasnitska, Yu. G. Grigorenko, S. G. Shipitsyn, S. Ya. Novitskyi, V. G. Kiryakova, N. V. Oleksenko, I. V. steel chemical composition carbon copper surface layer friction spectrum сталь хімічний склад вуглець мідь поверхневий шар тертя спектр The task of modern tribomaterials science is to create materials with high performance characteristics, sufficient for operation in wear conditions with increased reliability and durability. A hypereutectoid wear-resistant steel microalloyed with vanadium and nitrogen and additionally alloyed with copper has been developed. Samples of the experimental steel were tested on a friction machine model M22M under dry sliding friction conditions to determine wear resistance. The test results showed that the wear intensity for the experimental steel is -0.20 g/km, this figure is one third lower compared to the base unalloyed hypereutectoid steel. . The obtained results are explained by the fact that microadditives of vanadium and nitrogen, due to dispersion nitride vanadium strengthening, increase the wear resistance of steel under conditions of dry sliding friction, and the increased content of carbon and copper in the surface layer of the steel sample plays the role of a solid lubricant, providing a lubricating effect, additionally increasing wear resistance. The thin surface layer of steel samples after friction on a friction machine was examined on an Auger X-ray spectral microanalyzer to a depth of 200 nm. Auger spectrograms were recorded and a depth profile was constructed after ion etching with argon ions of the experimental steel samples before friction and after friction.A comparative analysis was conducted, it was found that on the surface of the sample after friction, the copper phase reaches maximum values 5-7 times higher than before friction (10-15 at.%), this layer has a size of 8 nm and is formed due to the diffusion mobility of copper to the surface of the sample during wear processes. Also, on the surface of the sample after friction, the carbon content is increased by 2.5 times than before friction due to the diffusion mobility of carbon along the friction layer, the mechanism of carbon separation in the form of graphite, as well as the diffusion movement of carbon from the matrix with the assistance of local ultra-high temperatures in the friction zone. Therefore, microalloying of the experimental hypereutectoid steel with nitrogen and vanadium and additional alloying with copper leads to a decrease in friction pair wear, an increase in the durability and reliability of the friction pair. Завданням сучасного трибоматеріалознавства є створення матеріалів з високими експлуатаційними характеристиками, достаніми для роботи в умовах зношування з підвищеним ресурсом надійності і довговічності. Розроблено заевтектоїдну зносостійку сталь мікролеговану ванадієм і азотом та додатково леговану міддю. Зразки дослідної сталі пройшли випробування на машині тертя моделі М22М в умовах сухого тертя ковзанням для визначення зносостійкості. Результати випробувань показали, що інтенсивність зношування для дослідної сталі дорівнює–0,20 г/км, цей показник на третину нижчий в порівнянні з базовою нелегованою заевтектоїдною сталлю. Отримані результати пояснюються тим, що мікродобавки ванадію та азоту, за рахунок дисперсійного нітридованадієвого зміцнення підвищують зносостійкість сталі в умовах сухого тертя ковзанням, а також підвищений вміст вуглецю та міді в поверхневому шарі зразка сталі відіграють роль твердого мастильного матеріалу, забезпечуючи. змащувальний ефект, додатково підвищуючи зносостійкість. Тонкий поверхневий шар зразків сталі після тертя на машині тертя досліджено на Оже рентгеноспектральному мікроаналізаторі на глибину 200 нм. Проведено зйомку Оже спектрограм і побудовано профіль по глибині після іонного травлення іонами аргону зразків дослідної сталі до тертя та після тертя. Проведено порівняльний аналіз, встановлено, що на поверхні зразка після тертя мідиста фаза досягає максимальних значень в 5-7 разів вищих (10-15 ат.%) ніж до тертя, цей прошарок має розмір 8 нм і формується за рахунок дифузійної рухливості міді на поверхню зразка під час процесів зношування. Також на поверхні зразка після тертя підвищений вміст вуглецю в 2,5 рази, ніж до тертя, за рахунок дифузійної рухливості вуглецю по шару тертя, механізму виокремлення вуглецю в формі графіту, а також дифузійному переміщенню вуглецю з матриці за сприяння локальних надвисоких температур в зоні тертя. Тож мікролегування дослідної заевтектоїдної сталі азотом і ванадієм та додаткове легування міддю призводить до зменшення зношування пари тертя, збільшення довговічності і надійності пари тертя. Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine 2025-09-30 Article Article application/pdf https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2025-3-2 10.15407/mom2025.03.013 Scientific Technical Journal; Vol. 31 No. 3 (2025): The Scientific Technical journal Metal Science and Treatment of Metals Науково-технічний журнал; Том 31 № 3 (2025): Науково-технічний журнал Металознавство та обробка металів 2664-2441 2073-9583 uk https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2025-3-2/344 Copyright (c) 2025 Scientific Technical Journal https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |