Підшипниковий композиційний матеріал на основі сталі

Підшипниковий композиційний матеріал на основі сталі, що містить фторид кальцію та хімічні елементи: вуглець, хром, молібден, вольфрам і ванадій, який відрізняється тим, що він додатково містить кремній, марганець і ніобій, які разом з 3 25627 тягом 2-4 годин, пресують при навантаженнях 700900МПа, та спікають у середовищі водню при температурі 1100-1150°С протягом 2 годин. Анти фрикційні властивості визначали на повітрі при швидкості ковзання 1м/с при різних навантаженнях та температурах до 600°С у парі з контртілом із сталі Р18 з твердістю 52-54 HRC. У таблиці наведені склади запропонованого підшипникового композиційного матеріалу (склади 1-3), склади, що ви ходять за межі запропонованого складу компонентів (склади 4, 5), а також фізико-механічні та антифрикційні властивості зазначених складів у порівнянні з властивостями відомого порошкового підшипникового матеріалу (склад 6, прототип). Як слідує з наведених у таблиці даних, використання шліфувальних відходів сталі 5Х3В3МФС як основи запропонованого підшипникового композиційного матеріалу у порівнянні з прототипом [1] забезпечує надання матеріалу більш високих фізико-механічних властивостей. Це відбувається внаслідок позитивної дії додатково присутніх у твердому розчині матриці матеріалу легуючих елементів кремнію, марганцю і ніобію. Кремній збільшує міцність фериту, сприяючи зростанню твердості, а також значно підвищує жаростійкість матеріалу внаслідок зростання опору інтенсивному окисленню на повітрі при високих температурах, що позитивно впливає на значення коефіцієнту тертя та інтенсивності зношування при зовнішньому нагріві пари тертя. Кремній, присутній у перліті сталі 5Х3В3МФС, підвищує температуру a→g-перетворення і тим самим сприяє збільшенню теплостійкості матеріалу. Після охолодження матеріалу з температур спікання, що відповідають температурам гомогенізуючого відпалу легованих сталей, при яких забезпечується більш повне розчинення карбідів і усунення карбідної смузчастості на мікрорівні, кремній, ускладнюючи дифузію, сприяє збереженню дрібного зерна, тим самим підвищуючи фізикомеханічні властивості. 4 Марганець зміцнює ферит та підвищує стабільність карбідів типу Мn3С внаслідок його розчинення (як і хрому) у цементиті. Марганець заміщає залізо необмежено - від (Fе,Мn)3С до Мn3С, а також полегшує розчинення та коагуляцію карбіду. Це призводить до зростання міцності та в'язкості матеріалу. Присутність ніобію поліпшує стан границь зерен, що сприяє підвищенню ударної в'язкості матеріалу. Ніобій утворює карбідну фазу типу NbC, яка відрізняється високою дисперсністю, що забезпечує значне подрібнення зерна металевої матриці матеріалу і його зміцнення. Карбіди NbC створюють бар'єри для пересування дислокацій (при прикладанні навантажень у процесі експлуатації) і тим самим сприяють підвищенню міцності матеріалу особливо при високих температурах. Крім зростання фізико-механічних властивостей, присутність елементів кремнію, марганцю і ніобію, як видно з таблиці, спричинює значне зниження коефіцієнту тертя та інтенсивності зношування при температурі 600°С на повітрі, та підвищує гранично-допустимі навантаження у порівнянні з відомим порошковим підшипниковим матеріалом. При вмісті компонентів матеріалу за межами запропонованого складу (склади 4, 5) зростає коефіцієнт тертя, підвищується інтенсивність зношування та знижується гранично-допустиме навантаження на пару тертя. Підшипниковий композиційний матеріал на основі сталі 5Х3В3МФС може використовуватися для оснащення вузлів тертя, що працюють при температурі 600°С та підвищених навантаженнях на повітрі, зокрема, у вузлах тертя металургійного і термічного обладнання. Економічна ефективність застосування запропонованого матеріалу, крім підвищення, фізикомеханічних та антифрикційних властивостей, полягає також у можливості використання відходів сталі 5Х3В3МФС штампового виробництва. Таблиця Вміст компонентів , мас.% Склад CaF2 1 2 3 4 5 С Мn Сr Мо W V 3,0 0,52 0,2 2,5 0,8 3,0 5,0 0,5 0,4 3,0 1,0 3,2 7,0 0,45 0,5 3,2 1,1 3,6 2,0 0,6 0,1 2,0 0,7 2,5 9,0 0,4 0,6 3,6 1,5 4,0 1,5 1,6 1,8 1,3 2,0 6 (про- 3,0- 0,7- Со=4, 3,0- 4,0- 6,0- 1,5тотип) 7,0 0,9 0-6,0 4,5 6,0 7,0 2,5 Si Nb Fe 0,5 0,7 0,8 0,3 0,9 0,05 0,10 0,15 0,02 0,18 решта решта решта решта решта Гра- Інтенсивність нично- зношув ання, МіцТв ер- Удар-на ність допус- мкм/км, при t, дість, в 'язтиме °С при НВ, кість, нав анзгині, МПа Дж/м2 таМПа 550 580 600 ження, МПа 870 725 560 8,7 33 32 зо 850 718 550 8,8 31 28 27 780 680 540 8,7 34 36 28 810 720 530 8,5 88 94 97 700 660 470 8,5 78 86 91 решта 730-820 650-710 Література: 1. Патент України 32854А С22C33/02, 15.02.2001, Бюл.№1. 510520 8,5 Коефіцієнт тертя при t, °C 550 580 600 0,18 0,16 0,19 0,21 0,23 0,15 34- 78- 12852 94 142 0,19 0,17 0,16 0,15 0,14 0,18 0,17 0,26 0,28 0,25 0,29 0,19 0,260,32 0,24 5 Комп’ютерна в ерстка В. Мацело 25627 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601