Молекулярно-механическое изнашивание

стали бывают как схватываемые, так и нет.

Склонность с схватыванию усиливается:
- при контакте двух растворимых друг в друге
металлов;
- при медленном смещении трущихся
поверхностей;
- при нагреве;
- в вакууме.

вообще не существует.
Существуют материалы, устойчивые к износу в конкретных условиях эксплуатации.

А. Материалы, устойчивые против абразивного изнашивания

механический износ
микрорезание
Металл сопротивляется микрорезанию, если твёрдость детали > 0,5-0,7*твёрдость абразива

 

Материалы должны обладать особо высокой твёрдостью, т.е. содержать в себе очень твёрдые компоненты, иначе, если материал будет полностью супертвёрдым ? он будет суперхрупким.

C (алмаз) – (15000) HB;
BN – (6000) HB;
SiC– (3700) HB;
TiC – (2900) HB;

 

– Co (5-20 %)

смешивание порошков ? прессование в брикет ? спекание

победит ВК-6
ТК-15

карбид W

% Co

карбид Ti

 

? быстрорежущие стали (выплавка) – обозначение марки «Р+цифра (% W)»

Р18
Р6М5

5 % Mo

~ 0,9 % С + V, Cr

 

Вывод: против абразивного изнашивания могут устоять материалы особо высокой твёрдости, у которых твёрдость сохраняется при сильном разогреве благодаря большому количеству карбидных частиц.

г. – создание сталей Гадфильда

110Г13Л

1,1 % С

13 % Mn

отливка

А класса; HB~200
«революция» - при ударных нагрузках поверхность наклёпывается до 500-600 HB, а сердцевина остаётся вязкой; чем дольше работает материал, тем он износоустойчевее;
недостаток – очень сильное схватывание (получают только литьём)

ж/д стрелки, гусеницы танков, ковши экскаваторов; отбойные молотки (перформаторы)

В. Материалы, устойчивые против усталостного изнашивания

Процесс усталостного изнашивания (зуб. колёса, подшипники)

начало процесса:
смятие неровностей, формирование языка, расплющивание языка и вдавливание его в поверхность ? формирование трещины

продвигает трещину

окончание процесса:
усталостное выкрашивание (или «питтинг»)

Итог: для противостояния усталостному изнашиванию необходимо затруднить смятие неровностей, т.е. создать на поверхности высокую твёрдость.

? подшипники

- трение качения ? нет нагрева;
- нет удара (min);
- небольшие размеры;
- ответственное изделие;
- массовое производство

в структуре М
немного Л.Э.;
плавка почище (ЭШП);
важна стоимость

 

маркировка: «Ш (шарикоподшипниковая сталь (~1 % С)) + Х (% Cr)

1,5 % Cr

Si + Mn

 

структура: Мотп + карбиды
твёрдость HRC ~ 60-64

вязкая; поверхность – твёрдая.
Х.Т.О.

 

§ 3. Пути дополнительного повышения износостойкости

лазерная обработка поверхности (на абсолютно полностью готовых деталях)

лазерная закалка
- особо мелкокристаллический мартенсит;
- очень высокая твёрдость;
- уменьшение шероховатости;
- длительность работы детали возрастает в 6-11 раз;
- работа без разогрева

лазерное легирование
Наплавка – проплавляется только наплавка;
лазерное легирование – проплавляется и присадка и немного подложки:
- супертвёрдость HV~1500-2000;
- время обработки – секунды (!);
- любая геометрия;
- можно восстановить изношенную часть детали (!!!)

присадка (паста, обмазка)
дисперсные частицы SiC, NbC, TiC, Si, B, C, …

max);
лёгкая прирабатываемость к поверхности вала (HB – min);
отсутствие схватывания со сталью (Cu, Sn и Pb).
А.Ф.М. всегда состоят из разнородных (твёрдое+мягкое) фаз.