Антифрикційний композиційний матеріал на основі сталі

Антифрикційний композиційний матеріал на основі сталі, що містить фторид кальцію та хімічні елементи - вуглець, марганець, хром, ванадій і 3 60520 Корисна модель ілюструється на наступному прикладі. Приклад. Шліфувальні відходи інструментальної легованої сталі 85Х6НФТ (ГОСТ 5950-73) піддають операціям очищення від абразивної крихти та відновлювальному відпалу. Очищені порошкивідходи сталі 85Х6НФТ змішують з порошками фториду кальцію протягом 4 годин, пресують при тисках 800-900 МПа та спікають при температурах 1150-1200 °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 швидкостях ковзання 6,0-8,0 м/с, температурі 600 °С, навантаженні 2,0 МПа у парі з контртілом із сталі Р18 з твердістю 57-59 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] - підшипникового композиційного матеріалу на основі сталі (склад 6). Наведені у таблиці дані свідчать, що використання шліфувальних відходів інструментальної легованої сталі 85Х6НФТ як металевої основи запропонованого антифрикційного матеріалу у порівнянні з найближчим аналогом [1] забезпечує 4 надання матеріалу більш високих фізикомеханічних та триботехнічних властивостей. Це відбувається завдяки позитивній дії додатково присутніх нікелю та титану. Нікель значно підвищує фізико-механічні властивості матеріалу, зокрема, його пластичність, внаслідок утворення при температурі спікання аустеніту зі зниженою кількістю вуглецю, а відтак і зі зниженою кількістю вуглецю у перліті сталі при повільному охолодженні матеріалу після спікання. Разом з цим нікель сприяє повній перекристалізації сталевої матриці при охолодженні після спікання таким чином, що у структурі матеріалу відсутній залишковий аустеніт. Окрім цього нікель разом з титаном та хромом утворює додаткові інтерметалідні фази типу (Ni, Fe)3Ti та (Ni, Fe, Cr)3Ti, які сприяють підвищенню міцності та твердості, а відтак і зносостійкості матеріалу. Титан чинить модифікуючу дію, значно подрібнюючи зерно металевої матриці матеріалу завдяки утворенню карбідів типу ТіС. Окрім цього частина титану входить до складу карбідів типів Ме 7С3 та Ме6С, а саме, до карбідів хрому (Cr, Fe, V, Ті)7С3 та (Cr, Fe, V, Ti)6C, що забезпечує підвищення міцності матеріалу, а інша частина титану переходить до твердого розчину при температурі спікання, що посилює дисперсійне твердіння при охолодженні і тим самим підвищує вторинну твердість та теплостійкість матеріалу, який працює при високих швидкостях ковзання, температурах та підвищених навантаженнях. Таблиця № з/п Межа ТверУдарна міцнодість, в'язкість, сті при НВ, Дж/м2 згині, МПа МПа Вміст компонентів, мас. % CaF2 С Mn Cr Mo Ni V Si Ті Інтенсивність Коефіцієнт зношування, тертя при мкм/км, при швидкості швидкості ковзання, ковзання, м/с м/с Fe 6,0 8,0 6,0 8,0 1 4,0 0,80 0,15 5,00 0,90 0,30 0,15 0,05 решта 900 790 610 36 47 0,21 0,22 2 3 6,0 8,0 0,85 0,30 5,50 0,90 0,40 6,00 1,20 0,40 0,25 0,09 решта 1,30 0,50 0,35 0,15 решта 910 920 760 755 600 590 34 38 44 48 0,19 0,20 0,20 0,21 4 2,0 0,70 0,10 4,50 0,80 0,20 0,10 0,04 решта 880 780 580 78 83 0,32 0,34 5 9,0 1,00 0,50 6,50 - 1,40 0,60 0,40 0,20 решта 860 6 W Nb 3,0- 0,45- 0,2- 2,5- 0,81,5- 0,50780Найбл. 3,00,05- решта 7,0 0,52 0,5 3,2 1,1 1,8 0,80 870 аналог[1] 3,6 0,15 745 570 82 87 0,29 0,33 680-725 540560 584613 895970 В результаті утворення дрібнозернистої структури металевої матриці антифрикційного матеріалу виявляється відсутність границь між вихідними частинками сталі, що сприяє зростанню міцності і ударної в'язкості та підвищенню термічної стійкості твердого розчину, що є визначальним фактором для матеріалу, який працює при високих швидкостях, температурах і підвищених навантаженнях. Завдяки присутності нікелю підвищена пластичність матеріалу сприяє скороченню часу його припрацьовування в умовах роботи на тертя та знос за жорстких умов експлуатації. 0,64- 0,680,68 0,70 Завдяки підвищеному вмісту вуглецю та присутності титану утворюється підвищена кількість дрібнодисперсних складних карбідів, які створюють перешкоди руху дислокацій при високих швидкостях в умовах прикладання підвищених навантажень, і тим самим сприяють підвищенню міцності та антифрикційності матеріалу, гальмуючи процеси знеміцнення при розігріві контактуючих поверхонь. Таким чином присутність нікелю разом з титаном сприяє значному зниженню коефіцієнту тертя та інтенсивності зношування за умов роботи при високих швидкостях ковзання, температурах та 5 60520 підвищених навантаженнях, що забезпечує збереження високих триботехнічних властивостей при швидкостях ковзання 6,0-8,0 м/с та навантаженнях до 2,0 МПа на пару тертя за умов дії температур до 600 °С. При вмісті компонентів матеріалу за межами запропонованого складу (склади 4,5) фізикомеханічні і триботехнічні властивості знижуються. Запропонований антифрикційний композиційний матеріал може використовуватись при виготовленні підшипників ковзання, що працюють без змащування, втулок, вкладнів тощо, які експлуатуються при високих швидкостях ковзання (6,0-8,0 м/с) та підвищених навантаженнях (2,0 МПа) в Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 6 умовах дії високих температур (до 600 °С) на повітрі, зокрема, у вузлах тертя високошвидкісного поліграфічного обладнання, термічних та металургійних установок, прокатних станів. 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 сировини шліфувальних відходів інструментальної легованої сталі 85Х6НФТ. Джерела інформації: 1. Патент України № 25625, С22С33/02, 10.08.2007, Бюл. №12. Підписне Тираж 24 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