Антифрикційний композиційний матеріал на основі сталі

Антифрикційний композиційний матеріал на основі сталі, що містить фторид кальцію, який відрізняється тим, що як основу він містить відходи кулькопідшипникової сталі ШХ15СГ при наступному співвідношенні компонентів, мас % Фторид кальцію 2,0-7,0 Сталь ШХ15СГ 93,0-98,0 Винахід належить до порошкової металурги, зокрема до спечених антифрикційних матеріалів, що використовуються у машинобудуванні при виготовленні ПІДШИПНИКІВ ковзання, працюючих при підвищених температурах, навантажених в умовах тертя без змазування в атмосфері повітря Найбільш близьким до винаходу по технічній суті та сукупності суттєвих ознак є спечений антифрикційний матеріал на основі сталі ШХ15 [1], наступного складу, має % Фторид кальцію 2,0-7,0, СтальШХ15 93,0-98,0, Недоліками відомого антифрикційного матеріалу є високий коефіцієнт тертя та інтенсивність зношування, а також незадовільний рівень фізикомеханічних властивостей та гранично допустимих навантажень при підвищених температурах (400°С) в умовах тертя на повітрі В основу винаходу поставлено задачу створення антифрикційного композиційного матеріалу на основі сталі, який здатен забезпечити зниження коефіцієнту тертя та інтенсивності зношування, а також підвищення фізико-механічних властивостей та гранично допустимих навантажень у підшипниках ковзання при підвищених температурах (400°С) композиційного матеріалу на основі сталі, який містить фторид кальцію, у ролі основи використовують відходи кулькопідшипникової сталі ШХ15СГ, при наступному співвідношенні компонентів мас % Фторид кальцію 2,0-7,0, Сталь ШХ15СГ 93,0-98,0, Винахід ілюструється на наступному прикладі Приклад Шліфувальні відходи сталі ШХ15СГ (ГОСТ 801-78) після операції очищення від забруднень абразивної крихти та відпалу змішують з порошками фториду кальцію протягом 2-4 годин, пресують при навантаженнях 700-800МПа, та опікають у середовищі водню при температурі 11001150°С протягом двох годин Це досягається тим що для антифрикційного склад 1 2 3 Вміст компонентів, мас % фторид кальцію 2,0 5,0 7,0 сталь ШХ15СГ 98,0 95,0 93,0 твердість, НВ, МПа МПа 680-720 680-720 680-720 ударна в'язкість, Дж/м2 Антифрикційні властивості визначали на повітрі при швидкості ковзання 1м/с при різних навантаженнях та температурах до 400°С у парі з контртілом із сталі Р18 з твердістю 50-52НВ У таблиці наведені склади запропонованого антифрикційного композиційного матеріалу (склади 1-3), склади, що виходять за межі запропонованого складу компонентів (склади 4, 5), а також фізико-механічні та триботехнічні властивості зазначених складів у порівнянні з властивостями відомого антифрикційного матеріалу (склад 6, прототип) Таблиця 640 600 580 Гранично Допустиме навантаження, МПа 470 460 450 8,0 8,0 8,0 МІЦНІСТЬ при ВИГИНІ, інтенсивність зношування, мкм/км, при t° коефіцієнт тертя, при t° 200 300 400 200 300 400 31 28 31 ЗО 27 29 28 26 27 0,16 0,15 0,13 0,14 0,12 0,11 0,15 0,14 0,12 00 (О о> ю 59768 Продовження таблиці склад Вміст компонентів, мас % 4 5 фторид кальцію 1,0 10,0 6(прототип) 50 сталь ШХ15СГ 99,0 90,0 Сталь ШХ15 твердість, НВ, МПа ударна в'язкість, 2 Дж/м МПа Гранично допустиме навантаження, МПа МІЦНІСТЬ при ВИГИНІ, інтенсивність зношування, мкм/км, при t° коефіцієнт тертя, при t° 200 300 400 200 300 400 730-740 600-610 660 540 490 390 7,0 7,0 63 64 68 63 52 62 0,20 0,22 0,21 0,24 0,19 0,18 520-600 500 205 7,0 29 28 46 0,16 0,12 0,25 Як слідує з наведених у таблиці даних, використання шліфувальних ВІДХОДІВ сталі ШХ15СГ у ролі запропонованого антифрикційного композиційного матеріалу в порівнянні з прототипом [1] забезпечує придания матеріалу більш високих фізико-механічних властивостей Це відбувається внаслідок позитивної дії додатково присутніх у твердому розчині матриці матеріалів легуючих елементів кремнію та марганцю Кремній збільшує МІЦНІСТЬ фериту, сприяючи зростанню твердості, та значно підвищує жаростійкість матеріалу внаслідок зростання опору інтенсивному окисленню в атмосфері повітря при підвищених температурах, що позитивно впливає на значення коефіцієнту тертя та інтенсивності зношування при зовнішньому нагріві пари тертя Після охолодження від температур спечення, що відповідають температурам і гомогенізуючого випалу, при яких забезпечується більш повне розчинення карбідів і зменшення карбідної смузчатості на мікрорівні, кремній, ускладнюючи самодифузію, сприяє збереженню дрібного зерна, тим самим підвищуючи фізико-механічні характеристики Марганець зміцнює ферит та підвищує стабільність карбідів типа МпзС внаслідок його розчинення (як і хрому) в цементиті Марганець заміщає залізо необмежено - від (Fe, Мп)зС до МпзС, а та Комп'ютерна верстка Л Ціхановська кож полегшує розчинення та коагуляцію карбіду Це призводить до зростання МІЦНОСТІ та в'язкості матеріалу Крім зростання фізико-механічних властивостей, присутність легуючих елементів кремнію та марганцю, як видно з таблиці, спричинює значне зниження коефіцієнту тертя та інтенсивності зношування при температурі 400°С на повітрі, та підвищує граничнодопустимі навантаження у порівнянні з відомим антифрикційним матеріалом При ВМІСТІ компонентів матеріалу за межами запропонованого складу (склади 4, 5) зростає коефіцієнт тертя, підвищується інтенсивність зношування та знижується гранично-допустиме навантаження Антифрикційний композиційний матеріал на основі ВІДХОДІВ сталі ШХ15СГ може використовуватися для оснащення вузлів тертя, що працюють при температурі 400°С та підвищених навантаженнях на повітрі, насамперед, у вузлах тертя машин та механізмів металургійного виробництва Економічна ефективність застосування запропонованого матеріалу, крім підвищення фізикомеханічних та антифрикційних властивостей, полягає також у можливості використання шліфувальних ВІДХОДІВ сталі ШХ15СГ кулькопідшипникового виробництва Підписано до друку 06 10 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна