Підшипниковий композиційний матеріал

Підшипниковий композиційний матеріал на основі швидкорізальної сталі, що містить фторид кальцію та хімічні елементи - вуглець, марганець, хром, молібден, вольфрам, ванадій, кремній і азот, 3 Залізо решта Корисна модель ілюструється на наступному прикладі. Приклад. Шліфувальні відходи швидкорізальної сталі Р2АМ9К5 (ГОСТ 19265-73) піддають операціям очищення від абразивної крихти та відновлювальному відпалу. Очищенні порошки-відходи сталі Р2АМ9К5 змішують з порошками фториду кальцію протягом 4 годин, пресують при тисках 700-900 МПа та опікають при температурах 11001150 °С протягом 2 годин у середовищі водню. Фізико-механічні властивості визначали за стандартними методиками: твердість за ГОСТ 25698-83, ударну в'язкість - за СТ СЭВ 472-77, межу міцності при згині - за ГОСТ 18228-72. Триботехнічні властивості визначали на повітрі при швидкості ковзання 1 м/с, температурі 650°С, навантаженнях 8,8-9,5 МПа у парі з контртілом із сталі Р18 з твердістю 54-56 HRC. У таблиці наведено склади запропонованого підшипникового композиційного матеріалу (склади 1-3), склади, які виходять за межі запропонованого складу компонентів (склади 4, 5), а також фізикомеханічні та Триботехнічні властивості зазначених складів у порівнянні з властивостями найближчого аналогу [1] - порошкового антифрикційного матеріалу на основі швидкорізальної сталі (склад 6). Наведені у таблиці дані свідчать, що використання шліфувальних відходів швидкорізальної сталі Р2АМ9К5 як металевої основи запропонованого підшипникового матеріалу у порівнянні з найближчим аналогом [1] забезпечує надання матеріалу більш високих фізико-механічних та триботехнічних властивостей. Це відбувається завдяки позитивній дії додатково присутніх ніобію і кобальту. Ніобій утворює високодисперсну карбідну фазу NbC, яка забезпечує значне подрібнення зерна матеріалу. Карбіди ніобію розташовуються у прикордонних ділянках зерен у структурі матеріалу, що запобігає міграції вуглецю на поверхню порошкових частинок сталі і тим самим сприяє одержанню дрібнозернистої структури. В результаті утворення дрібнозернистої структури металевої матриці підшипникового матеріалу виявляється відсутність границь між вихідними частинками сталі, що сприяє зростанню міцності і ударної в'язкості та підвищенню термічної стійкості твердого розчину, що є значущим для підшипникового матеріалу, який працює за високих температур і навантажень. 41532 4 Карбіди NbC створюють бар'єри на шляху пересування дислокацій при прикладанні навантажень у процесі експлуатації і тим самим сприяють підвищенню міцності матеріалу, гальмуючи процеси знеміцнення при високих температурах. Таким чином наявність ніобію сприяє значному зниженню коефіцієнту тертя та інтенсивності зношування за умов роботи при високих температурах та забезпечує форсування режимів навантаження - високі триботехнічні властивості зберігаються при навантаженнях до 9,5 Мпа на пару тертя. Кобальт на відміну від вольфраму, молібдену, ванадію, хрому та ніобію не утворює власних карбідів та присутній у α-фазі, у карбідах типу Ме6С, в яких він заміщує частину атомів карбідоутворюючих металів, а також у 9-фазі, котра являє собою інтерметаліди, що виникають внаслідок присутності кобальту - типу (Co, Fe)7 (W,Mo)6. Ці фази збільшують стійкість твердого розчину проти знеміцнення при нагріванні в умовах експлуатації матеріалу, підвищуючи температуру початку α→γ перетворення, а також уповільнюють коагуляцію карбідних фаз інших елементів при нагріванні. Крім того кобальт - єдиний легуючий елемент швидкорізальних сталей, який значно підвищує теплостійкість і вторинну твердість матеріалу, забезпечуючи збереження твердості і міцності в умовах роботи за високих температур і навантажень, що, у свою чергу, сприяє стабілізації високих триботехнічних властивостей. Також кобальт надає матеріалу підвищеної теплопровідності, знижуючи температуру в зоні тертя, і значно знижує коефіцієнт термічного розширення, що є позитивними факторами, які забезпечують стабільність конструкційних зазорів між підшипником і валом при нагріві, а це, у свою чергу, запобігає охоплення контактуючих поверхонь тертя в умовах експлуатації. При вмісті компонентів матеріалу за межами запропонованого складу (склади 4,5) фізикомеханічні і триботехнічні властивості знижуються. Запропонований підшипниковий композиційний матеріал може використовуватись при виготовленні підшипників ковзання, що працюють без змащування, втулок, вкладнів тощо, які експлуатуються при високих навантаженнях (9,5 МПа) в умовах дії високих температур (до 650 °С) на повітрі, зокрема, у вузлах тертя термічного та металургійного обладнання - установок розливання сталі, чавуну, кольорових сплавів, прокатних станів. 5 41532 Економічна ефективність використання запропонованого матеріалу, окрім підвищення фізикомеханічних і триботехнічних властивостей при одночасному збільшенні навантужуючих факторів на пару тертя, полягає також у можливості використання як сировину шліфувальних відходів швид Комп’ютерна верстка І.Скворцова 6 корізальної сталі Р2АМ9К5 інструментального виробництва. Література 1. Патент України № 30377, С22С33/02, 25.02.2008, Бюл.№4. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601