Вибір матеріалів для умов малонавантаженого інтенсивного абразивного зносу

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство науки і освіти, молоді та спорту України

Запорізький національний технічний університет

Науково - дослідницька робота

на тему: «Вибір матеріалів для умов малонавантаженого інтенсивного абразивного зносу»

Виконал:

ст. гр. ІФ - 511 Назаренко Е.В.

Перевірив:

К.т.н доцент Івахненко. Е.І

2014

Вступ

Знос, ерозія (від лат.erosio- роз'їдання) - зміна розмірів, форми, маси або стану поверхностіізделія або інструмента внаслідок руйнування (зношування) поверхневого шару виробу при терті.

Знос призводить до зниження функціональних якостей виробів і до втрати їх споживчої цінності. Підвищенню зносостійкості виробів сприяють як застосування матеріалів з високою зносостійкістю, так і конструктивні рішення, що забезпечують компенсацію зносу, резервування зносостійкості, загальне поліпшення умов тертя (застосування високоякісних мастильних матеріалів, захисту від абразивного впливу, наприклад, наплавлення, газотермічне напилення, металізація).

Абразивний знос

Сутність абразивного зносу полягає в руйнуванні металу твердими зернами абразиву при пластичній деформації і мікрорезанія труться. Абразивний знос є провідним для машин і устаткування гірничо-рудного виробництва, будівельної, дорожньої, грунтообробної техніки, інструменту виробництва цегли, бетону та інших будівельних матеріалів.

1. Механізм та види зношувания

Зношування - це процес руйнування або відділення матеріалу з поверхні деталі при терті.

Знос - результат зношування, що визначається у встановлених одиницях (наприклад, в мкм).

Зношування поверхонь деталей виникає під дією тертя і залежить від матеріалів деталей, якості обробки їх поверхонь, навантаження, швидкості відносного переміщення поверхонь, їх температур і, мабуть, найважливіше - якості і кількості мастильного матеріалу. Залежно від кількості і властивостей мастила між поверхнями, що труться розрізняють тертя сухе, граничне (напівсухе, полужідкостное) і рідинне [6].

При сухому терті мастильний матеріал між труться поверхнями практично відсутня. При цьому спостерігається механічне зачеплення мікронерівностей і молекулярне взаємодія поверхонь в зонах контакту. У цьому випадку сила тертя виражається законом Амонтона - Кулона:

(3.1)

де N - нормальна сила; f - коэффициент тертя ковзання.

Коефіцієнт f залежить від величини мікро- і макронеровностей поверхонь, швидкості відносного їх ковзання, фізичних властивостей тертьових матеріалів і температури. Величина коефіцієнта тертя f "чистих" металів для металевих пар лежить в межах від 0,06 до 0,20. При граничному (напівсухому, напіврідинних) терті молекули масла адсорбируются кристалічною решіткою металу, утворюючи кілька шарів упорядкованих молекул, товщиною близько 0,1 мкм. Це дозволяє дещо знизити пластичні деформації металів і зменшувати, таким чином, вкрай негативні наслідки сухого тертя.

При рідинному терті контакт поверхонь замінюється тертям верств мастила. Коефіцієнт тертя виражається співвідношенням:

(3.2)

де A - коефіцієнт пропорційності; ? - коефіцієнт динамічної в'язкості; V - швидкість відносного переміщення; N - нормальна сила.

При рідинному терті контакту тертьових поверхонь взагалі не повинно бути, так само як і їх зношування. Згідно гидростатической теорії мастила нехай навіть без безпосереднього контакту незначний знос поверхонь все ж спостерігається в результаті фізико-хімічних, у тому числі і електростатичних процесів, що виникають між труться поверхнями, і контакту їх з мастильним матеріалом.

Види зношування деталей автомобіля слід кваліфікувати згідно рис.3.1.

Рис.3.1. Види зношування деталей автомобілів

1.1 Механіческое зношування відбувається в результаті механічних впливів.

Абразивне зношування проявляється внаслідок попадання між труться поверхнями так званих абразивних частинок. Ці частинки мають велику твердість, ніж твердість поверхні тертя, пластично деформують поверхню тертя, утворюючи на них ризики й подряпини. Абразивні частинки потрапляють між поверхнями тертя деталей разом з атмосферним повітрям, паливом, мастильним матеріалом, технічними рідинами або утворюються з продуктів зношування. Абразивне зношування в автомобілі є домінуючим. Відбувається, наприклад, в поршневих вузлах, парах ковзання, шкворневих з'єднаннях і т.д.

Зношування при пластичній деформації супроводжується зміною макрогеометріческіе розмірів деталі без втрати маси під дією переданої навантаження і під впливом сил тертя, що супроводжується переміщенням металів в сторону ковзання. По пластичному механізму відбувається зношування різьбових з'єднань, вкладишів підшипників ковзання, різних втулок і т.д.1.3 Зношування при крихкому руйнуванні полягає в тому, що поверхневий шар деталей, що труться в результаті тертя і деформування (частіше багатоциклового) піддається інтенсивному наклепу, стає крихким і руйнується. Цей вид зношування спочатку відбувається за механізмом попереднього виду зношування, але характерний більш високими навантаженнями в контакті тертя, що і призводить до утворення наклепу і подальшого руйнування поверхонь деталей вже з втратою маси. Найхарактерніший приклад - зношування бігових доріжок підшипників кочення.

Втомне зношування ("піттінг") полягає в утворенні на поверхні тертя втомних тріщин під дією повторних знакозмінних сил. Згодом мікротріщини ростуть і фарбували. При цьому зростання тріщин і викришування в них матеріалів сприяє мастило, що працює за механізмом расклинивания. Цей вид зношування найбільш характерний для труться газорозподільного механізму (ГРМ), зубчастих передач і т.д.2. Молекулярно-механічне зношування відбувається в результаті молекулярної взаємодії поверхонь, що труться. Часто спостерігається при нестачі мастила, великих навантаженнях, температурах і швидкостях ковзання.

Зношування схоплюванням (схоплювання першого роду). Полягає в мікросваріваніі ділянок труться, після подальшого їх взаємного переміщення виникла зв'язок руйнується.

Адгезионное (теплове) зношування (схоплювання другого роду). Перші етапи ідентичні попередньому виду зношування, а далі схоплювання контактуючих поверхонь роз'єднується не в місці зварювання, а відбувається з перенесенням частини одного металу на поверхню іншого (адгезія металу). При більш жорстких умовах тертя труться сварилися метали взагалі можуть не роз'єднатися, що призводить до заклинювання або повної втрати рухливості контактуючих деталей. Результати це виду зношування легко спостерігати, наприклад, на шийках колінчастого валу, дзеркалі циліндра і т.д. Часто заклинивают поршні у двигунах, колінчаті вали та ін.3. Коррозионно-механічне зношування. Це механічне зношування, посилене явищами корозії.

Окислювальне зношування. Під дією хімічно агресивних середовищ (вода, неорганічні і органічні кислоти) на тертьових поверхнях утворюються оксиди металів. Суть корозійних явищ в автомобілях докладно розглянута в розділі.

Зносостійкість оксидів істотно нижче зносостійкості основних металів. Після вироблення оксидів метали оголюються і знову окислюються. В результаті загальний знос поверхонь деталей інтенсифікується. Даний вид зношування спостерігається на всіх поверхнях, що труться деталей автомобіля, що контактують з агресивними середовищами - деталі ЦПГ двигуна, шарніри систем автомобіля і т.д.

Фреттинг-корозійне зношування характерно для поверхонь тертьових деталей, схильних, крім окислення, вібрацій, тобто коливанням з високою частотою і малою амплітудою. Частинки оксидних плівок при цьому не тільки стираються, а й відокремлюються (обсипаються) з поверхонь, таким чином збільшується знос металів. Продукти окислення до того ж є абразивними частинками, інтенсифікують абразивне зношування. Фреттинг-корозія спостерігається у з'єднаннях великих корпусних деталей, наприклад в місцях прилягання фланців блоку циліндрів і картера зчеплення. Інший типовий приклад - поверхні контакту вкладишів шийок колінчастого валу і ліжок в картері двигуна.4. Ерозійне зношування полягає в вириванні частинок матеріалів деталей з поверхонь, що омиваються газами з високою температурою і швидкістю. Приклади - поверхні деталей камер згоряння двигунів (в першу чергу поршнів і головок циліндрів), поверхні випускних клапанів. Підвидом ерозійного зношування є електроерозійне зношування. Полягає в вириванні частинок металів з поверхонь в результаті впливу дуги електричного розряду. Приклади - в контактах системи запалювання.

Кавітаційна зношування відбувається при омивання твердого тіла рідиною. Обумовлено місцевими змінами тисків і температур. Наприклад, у двигунах цього виду зношування схильні зовнішні поверхні мокрих гільз циліндрів, лопатей водяного насоса і т.д.

Кожен з видів зношування рідко зустрічається в чистому вигляді, зазвичай вони проявляються комплексно. Наприклад, якщо лопаті водяного насоса схильні тільки кавітаційного зношування, то на дзеркалі циліндра спостерігається в більшій чи меншій мірі всі види зношування, крім кавитационного.

2. Абразивне зношування

Зношування робочих поверхонь деталей машин, обладнання та механізмів класифікують за причин, що викликають знос. Відповідно до цього розрізняють наступні види зношування: абразивне, утомлююча, адгезионное, корозійно-механічне та ін.

Абразивним зношуванням поверхні тертя називають її руйнування під впливом більш твердих частинок, зазвичай мінерального походження (руда при її видобутку, переробці і транспортуванні, кварцовий пісок, що міститься в грунті при її сільськогосподарської, будівельно-дорожньої та ін. Обробці і т.д.). Абразивне зношування відбувається і при взаємодії пар тертя, коли шорстка деталь переміщається під навантаженням щодо іншої з більш м'якого металу.

Відомо, що раціональна конструкція деталі, вузла і машини в цілому в багатьох випадках підвищують їх довговічність. Однак, зносостійкості матеріалу, з якого виконана деталь, завжди відводилася вирішальна роль, особливо в умовах, коли робочу поверхню неможливо захистити від безпосереднього впливу абразивного середовища.Інтенсивний знос і захист від нього - одна з центральних проблем науки і техніки, т.к. в промислово розвинених країнах вартість витрат, пов'язаних із зносом деталей, схильних різним видам зношування, становить понад 10% валового національного доходу. Половина з них пов'язана з абразивним зношуванням. Тому з'ясування закономірностей опірності металевих матеріалів абразивного зношування є актуальною проблемою не тільки для трибології, а й триботехники при виборі оптимальних матеріалів деталей машин, схильних в процесі експлуатації інтенсивному абразивного зношування.

2.1 Закономерності опираемості сталей та сплавов
абразивному зношуванню

Нескінченне різноманіття сплавів і їх структурного стану, пов'язане з можливістю легування, термічної та інших видів обробки, робить необхідним поділ їх на певні групи за будь-якими ознаками (хімсклад, термообробка і т.д.), однак, найбільш логічним є поділ на системи легування.

Нижче представлені закономірності опірності нелегованих сталей і сплавів (система Fe-C) абразивного зношування. Нелегіровані вуглецеві сталі і сплави не тільки є основою хімскладу більшості зносостійких при абразивному зношуванні матеріалів, але й самі широко використовуються в якості деталей багатьох машин і механізмів, схильних до інтенсивного абразивного впливу.

Більшість дослідників основну роль в опірності сталей і сплавів абразивного зношування відводять карбидам - найбільш твердої складової структури. Однак, як показано в [1], не менше значення має металева матриця, яка сама повинна протистояти впливу абразивних часток і міцно утримувати карбіди, не допускаючи їх викришування.

В принципі, все різноманіття залізовуглецевих сплавів засноване на поєднанні карбідів і трьох типів матриць: фериту, мартенситу і аустеніту. Не є винятком і проміжні структури (перліт, сорбіт і троостит), т.к. вони являють собою суміш фериту з карбідами різного ступеня дисперсності. Для з'ясування особливостей опірності вуглецевих сталей і сплавів абразивного зношування в максимально широкому діапазоні вмісту вуглецю досліджені залізовуглецевих сплави від практично чистого заліза до вмісту вуглецю 4,3% при варіації всіх можливих типів структурного стану металевої матриці. При цьому оцінювався рівень опірності абразивному зношуванню усього різноманіття сплавів системи Fe-C (рис. 2.1).

а) - технічно чисті метали і відпалені залізовуглецеві сталі (1 - Ст3; 2 - сталь 45; 3 - У8; 4 - У12) та сплави (5 - 2,0% С; 6 - 3,3% C; 7 - 4 , 3% С); б) - доевтектоїдних сталі зі структурою мартенситу (1) і заевтектоідние сталі і *

Сплави з вмістом вуглецю менше 2,0% після гарту на максимально можливе для них кількість аустеніту містять більшу кількість мартенситу. Їх твердість при цьому вище, а зносостійкість нижче.

При загартуванню сплавів з вмістом вуглецю більше 2,0% від максимально можливої температури в їх структурі, поряд з аустенітом, присутня деяка кількість цементиту, що також знижує зносостійкість, незважаючи на підвищення твердості сплаву.Залежно = f (HV) для всіх заевтектоідних залізовуглецевих сплавів зі структурою залишкового аустеніту є прямими, які при найвищій для них зносостійкості знаходяться на лінії сплаву з 2,0% С, а при мінімальній - на горизонталі = f (HV) для заевтектоідних залізовуглецевих сплавів , загартованих на мартенсит. Це сімейство прямих розташоване настільки близько до лінії для сплаву з 2,0% C, що при будь-якої заданої твердості найбільшу відмінність по зносостійкості між якими-небудь лініями цього сімейства не перевищує 1,5-2%. У зв'язку з цим залежність = f (HV) для сплаву з 2,0% С характеризує становище на діаграмі - HV всіх заевтектоідних сплавів зі Cтруктура залишкового аустеніту.

Закономірності опірності нелегованих залізовуглецевих сплавів абразивного зношування зручно представити у вигляді узагальнених діаграм "Відносна зносостійкість () - твердість (HV)", що враховують структурний стан сплавів

а) - повна діаграма: A - ферит + карбіди; B - мартенсит з різним вмістом вуглецю (2 - Ст3; 3 - У8 після гартування і відпуску при 300 ° С; 4 - У8 після гартування без відпустки); C - мартенсит гарту + карбіди; D - заевтектоідние сплави після гарту на залишковий аустеніт (6 - сплав 2,0% С після гарту на максимальний вміст аустеніту); E - заевтектоідние сплави після гарту на мартенсит і відпустки при 300 ° С (5 - сплав 4,3% С); б) - спрощена діаграма: 1 - ферит + карбіду (відпаленого стані); 2 - мартенсит з різним вмістом вуглецю; 3 - мартенсит + карбіди; 4 - залишковий аустеніт + мартенсит + карбіди

Малюнок 2.2 - Узагальнені діаграми "Відносна зносостійкість () - твердість (HV)" для сплавів системи Fe-С з урахуванням їх структурного стануКожна лінія повної діаграми (рис. 2.2, а) характеризує залежність = f (HV) для сплавів з певним типом структури, а області між цими лініями є безліччю сплавів проміжного структурного стану.

Діаграма складається з чотирьох основних і однієї допоміжної ліній. Основні лінії (A, B, C, D) відображають залежності = f (HV) для сплавів зі структурою ферит + цементит, мартенсит, мартенсит + цементит, аустенит (аустеніт + мартенсит + цементит) відповідно.

Лінія A з'єднує точки Fe і Fe3С і відноситься до сплавів з ферритной матрицею і змінним кількістю фази карбіду (відпалені сплави).Пунктирна ділянка - теоретичне місце точок, що характеризують заевтектичних сплави, які практично неможливо отримати без присутності вільного графіту. Точка 1, на якій закінчується суцільний ділянку лінії, відповідає Відпалений сплаву з концентрацією вуглецю 4,3% (див. Рис. 2.1, а, точка 7). Лінія B - доевтектоїдних сплави зі структурою мартенситу з різним вмістом вуглецю (див. Рис. 2.1, б). Таке структурний стан забезпечується гартом без відпустки або загартуванням з відпусткою до 300 ° С доевтектоїдних сталей і стали У8. Точка 2 на лінії B відповідає сплаву зі структурою мартенситу при мінімально можливою твердості, отриманої шляхом гарту і відпустки при 300 оC зразків зі сталі Ст3. Пунктирний ділянку лінії B між Fe і точкою 2 відповідає сплавам, які важко загартувати на мартенсит навіть в лабораторних умовах.

Точка 4, відповідна загартованої сталі У8 (див. Рис. 2.1, б), є граничною для лінії B. При більш високому вмісті вуглецю сплави після гарту набувають мартенситную матрицю з включенням надлишкових карбідів. Такі сплави характеризуються горизонталлю С, яка наочно ілюструє рівність зносостійкості цементиту і мартенситу з граничним вмістом вуглецю. Підвищення вмісту вуглецю в загартованих заевтектоідних сплавах не збільшує їх зносостійкості, незважаючи на деяке зростання вихідної твердості.

Точка 3 на лінії В відповідає загартованої і відпущеної при 300 ° С стали У8. Ця точка є критичною, оскільки при збільшенні вмісту вуглецю понад евтектоїдного в структурі сплаву після гартування і відпуску при 300 ° С присутній надлишковий цементит. Точки для заевтектоідних сплавів після такої термообробки вже не перебувають на лінії В. Їх сукупність утворює допоміжну лінію E, яка з'єднує точки 3 і Fe3C. Точка 5 на лінії E відповідає сплаву з концентрацією вуглецю 4,3% після гарту і відпустки при 300 ° С, а пунктирний ділянка між точками 5 і Fe3C - заевтектичних сплавів після такої ж термообробки, які практично неможливо отримати без включень вільного графіту.Опірність зношування сплавів зі структурою аустеніту характеризується лінією D, яка відповідає залежності = f (HV) для сплаву з концентрацією вуглецю 2,0%. Однак на ній знаходяться всі залежності для заевтектоідних сплавів, що мають у структурі після гарту залишковий аустеніт.

Крім ліній на діаграмі є дві області, що характеризують рівень зносостійкості сплавів з проміжними структурами металевої матриці і мартенсітокарбідних сплавів після гарту і відпустки.

Перша область, обмежена зверху лінією А, а знизу лінією Fe-2-3-5-Fe3C, включає сплави з проміжними структурами (гарт, відпустка вище 300 ° С).

Друга область обмежена контуром: лінія B між точками 3 і 4, лінія С і лінія Є. Тут розташовані заевтектоідние сплави з мартенситной структурою основи (доевтектоїдних зі структурою мартенситу знаходяться на лінії B).Крім основної (повної) діаграми нами побудована спрощена, більш зручна для практичного використання діаграма - HV, яка не містить деяких мають суто теоретичне значення подробиць, але відображає основне істота закономірностей абразивного зношування залізовуглецевих сталей і сплавів з урахуванням їх структурного стану (рис. 2.2, б ).

З діаграми випливає, що карбідна фаза не в однаковій мірі і навіть не завжди збільшує зносостійкість. Суттєве значення має тип матриці, в якій знаходяться карбіди. Зносостійкість сталей і сплавів з ферритной матрицею (відпаленого стані) змінюється пропорційно кількості карбідів (крива 1). Чим більше міститься карбідів в ферритной основі сплаву, тим вище його твердість і зносостійкість.Збільшення вмісту карбідної фази в сплавах з мартенситной основою не підвищує їх зносостійкості (горизонталь 3). При будь-якому вмісті вуглецю все сплави від стали У8 до заевтектичних білих чавунів після гарту на максимальну твердість (мартенситна матриця) мають однаковою опірністю зношування.

Зносостійкість і твердість мартенситу однозначно залежать від вмісту в ньому вуглецю. Меншій концентрації вуглецю в мартенсіті відповідають нижчі його твердість і зносостійкість (крива 2). Причому, не має значення, чим викликане зниження твердості мартенситу: недостатнім вмістом вуглецю (гарт без відпустки мало- і середньовуглецевих сталей) чи відпусткою загартованих вуглецевих (до У8) сталей.

Найбільшою зносостійкістю володіють сплави зі структурою залишкового аустеніту (похила 4). Чим більше в металевій матриці залишкового аустеніту, тим нижче твердість, але вище зносостійкість. Зниження кількості залишкового аустеніту в сплаві за рахунок мартенситной складової або фази карбіду знижує його опірність зношування, незважаючи на підвищення вихідної твердості.

Узагальнені діаграми "Відносна зносостійкість () - твердість (HV)" відображають закономірності абразивного зношування усього різноманіття сплавів системи залізо-вуглець, наочно ілюструючи рівень їх зносостійкості залежно від твердості і структурного стану.Таким чином, комплексні дослідження зносостійкості залізовуглецевих сталей і сплавів у всьому діапазоні вмісту вуглецю і структурного стану дозволили визначити закономірності опірності абразивному зношуванню сплавів системи Fe-C, які не тільки самі широко використовуються для виготовлення деталей машин і устаткування, схильних до руйнування абразивної середовищем, а й є основою хімскладу переважної більшості зносостійких матеріалів для швидко зношуються деталей.

3. Основні висновки результатів досліджень зводяться до наступного

Зносостійкість сталей в мартенситних стані значно вище, ніж з проміжними структурами. Перетворення типу основи від пересиченого твердого розчину - мартенситу в феррітокарбідную суміш - троостіт різко знижує зносостійкість. При подальшій зміні структури троостіт, сорбіт, перліт опірність зношування продовжує зменшуватися пропорційно зниженню твердості, але вже менш інтенсивно.

Зносостійкість всіх сталей зі структурою мартенситу визначається тільки твердістю, незалежно від вмісту вуглецю та режиму термообробки.

Карбідна фаза не в однаковій мірі і навіть не завжди збільшує зносостійкість. Суттєве значення має тип матриці, в якій знаходяться карбіду:У відпаленого стані (феритної матриця) зносостійкість сталей і сплавів пропорційна їх кількості. Чим вище вміст карбідів в ферритной основі сплаву, чим вище його твердість і зносостійкість;

Збільшення кількості карбідної фази в сплавах мартенситной основою не підвищує їх зносостійкості. При будь-якому вмісті вуглецю все сплави від У8 до заевтектичних білих чавунів після гарту на мартенсит мають однаковою опірністю зношування.

Найбільшою зносостійкістю володіють сплави зі структурою залишкового аустеніту. Чим більше в металевій матриці залишкового аустеніту після гарту, тим, природно, нижче твердість, але вище зносостійкість. Поява в сплаві з такою структурою як мартенситной, так і фази карбіду знижує його опірність зношування, незважаючи на збільшення вихідної твердості.

Встановлені закономірності опірності абразивному зношуванню сталей і сплавів системи залізо-вуглець представлені у вигляді узагальнених діаграм «Відносна зносостійкість - твердість». Діаграми наочно ілюструють зносостійкість залізовуглецевих сплавів залежно від їх структурного стану і дозволяють більш обгрунтовано підходити до вибору матеріалу для деталей, схильних в процесі експлуатації інтенсивному впливу абразиву:

Застосування білих чавунів в якості зносостійкого матеріалу недоцільно. Незважаючи на високий вміст карбідної фази їх опірність зношування невисока, незалежно від структурного стану основи. Використання сталей дозволяє досягати більшої зносостійкості, а відсутність або вкрай невисокий вміст цементиту в їх структурі визначає і більш високу експлуатаційну надійність деталей;

При використанні традиційного способу підвищення зносостійкості деталей (гарт і низький відпустку) слід використовувати сталі з концентрацією вуглецю не вище евтектоїдной, оскільки надмірне цементит не збільшує зносостійкість сталей з мартенситной основою, і проводити відпустку при можливо більш низькій температурі, тому підвищення температури відпустки різко знижує зносостійкість мартенситу;

Найбільш зносостійкими в зазначених умовах є сплави з максимально можливим вмістом залишкового аустеніту. При появі в такій структурі як мартенситу, так і цементиту опірність зношування знижується, незважаючи на підвищення вихідної твердості.

Крім того, діаграми є базою для дослідження закономірностей опірності абразивному зношуванню легованих сталей і сплавів, подібно діаграмі Fe-C в металознавстві.

Зміцнююча наплавка

Зміцнююча наплавка захищає деталі від різних видів зносу, надаючи поверхні деталі специфічні властивості. Упрочняющая наплавка застосовується як при ремонті зношених деталей. так і при виготовленні нових деталей. Необхідні характеристики деталей отримують за рахунок нанесення на їх поверховість шару металу, який забезпечує гарний опір зносу. Нанесення зміцнюючих шарів може здійснюватися різними способами зварювання. Підвищена твердість не завжди передбачає хороший опір зносу і збільшення терміну служби виробу. Число наплавлених шарів також може позначатися на рівні твердості і значно впливати на здатність чинити опір зносу.

Фактори зносу

Існує велика кількість факторів зносу, які проявляються як у чистому вигляді, так і в комбінації один з одним. Отже, для забезпечення максимального коефіцієнта корисної дії зміцнення, наплавочні метал повинен бути ретельно обраний.

Марку зміцнюючого металу слід вибирати як компроміс між кожним фактором зносу. Тому, коли досліджується механізм зносу, визначають, який фактор є головним, а який другорядним.Досвід показує, що для того, щоб вибрати оптимальний метал для упрочняющей наплавлення, необхідно знати наступне: абразивний зношування автомобіль наплавка

1. які основні чинники зносу;

2. яка марка основного метал зміцнюється деталі;

3. які способи зварювання переважно використовувати;

4. яка потрібна остаточна механічна обробка деталі.

Якщо основний фактор зносу - абразивне зношування, а другорядний - ударне зношування, то зміцнюючої метал слід застосовувати такий, щоб він мав гарний опір абразивного зносу, а також достатній опір ударному зносу. Щоб спростити загальне уявлення про фактори зносу вони можуть бути розділені на характерні типи.

Метали на основі заліза:

мартенситні сталі;

аустенітні сталі;

сплави з великим вмістом карбідів.

Метали на основі інших металів:

сплави на кобальтовою основі;

сплави на нікелевій основі.

Властивості перерахованих наплавочних матеріалів наступні:

Аустенітні:

володіють прекрасним опором ударному зносу;

добре підходять для відновлення геометрії зношених деталей;

володіють хорошим опором абразивному зносу.

Мартенситні:

використовуються при відновленні геометрії зношених деталей і для упрочняющей наплавлення;

мають гарну зносостійкість при терті металу об метал;

володіють хорошим опором ударному зносу;

володіють хорошим опором абразивному зносу.

Сплави з великим вмістом карбідів:

володіють прекрасним опором абразивному зносу;

мають гарну термічною стійкістю;

мають гарну корозійну стійкість;

характеризуються низьким опором ударному зносу.

Сплави на кобальтовою і нікелевої основі:

добре чинять опір більшості типів зносу;

характеризуються низьким опором ударному зносу;

через високу вартість вони застосовуються тоді, коли сплави з великим вмістом карбідів не забезпечують необхідну зносостійкість; нікелеві сплави мають меншу вартість, ніж кобальтові.

1. Отримані порівняльні результати розширюють існуючі уявлення про закономірності впливу стабільності аустеніту з вмістом вуглецю (азоту) 1-1,2% і 18% хрому (марганцю) (стали: 0Х18А1,2, 120Г18 і 100X18) на механічні властивості і зносостійкість. Це дозволяє більш обгрунтовано підходити до вибору зносостійких матеріалів та режимів їх термічної обробки.

2. Запропоновано склад економно легованої метастабільною аустенітної сталі 145Г5ХЛ, призначеної для виливків,, експлуатованих в- умовах переважно абразивного зношування (бронефутеровочние плити кульових млинів і млинів самоподрібнення) - і режим її термічної обробки. Зносостійкість при абразивному зношуванні стали 145Г5ХЛ перевищує таку для стали 110ПЗЛ в 1,4 рази і 2,0 рази для сталі перлітного класу 100ГСЛ.

3. Показана перспективність використання високо азотистих сталей типу 0Х18А 1,2 в якості матеріалу для деталей, що працюють в умовах абразивного зношування, і запропонований режим її - термічної обробки з неповною загартуванням, що забезпечує підвищення абразивної зносостійкості цієї сталі в 1,5 рази в порівнянні зі сталлю 110Г13Л.

Показана здатність метастабильного аустеніту до деформаційного мартенситного перетворення високовуглецевих метастабільних марганцевих аустенітних сталей типу 145Г5ХЛ в процесі об'ємної холодної пластичної деформації і на робочій поверхні при впливі абразивних частинок. Показані можливості використання цих сталей в якості замінника вуглецевої і високомарганцевой аустенітної сталі.

Виходячи з вищче сказаного обираемо наступні марки сталі:

120Г18 С до 1.2% Mn до18%

100X18 С до 1 % Cr до18%

0Х18А1 Азотиста сталь економно легована Cr до18%

Висновки

Зношування - це процес руйнування або відділення матеріалу з поверхні деталі при терті. Абразивним зношуванням поверхні тертя називають її руйнування під впливом більш твердих частинок, зазвичай мінерального походження (руда при її видобутку, переробці і транспортуванні, кварцовий пісок, що міститься в грунті при її сільськогосподарської, будівельно-дорожньої та ін обробці і т.д.). Абразивне зношування відбувається і при взаємодії пар тертя, коли шорстка деталь переміщається під навантаженням щодо іншої з більш м'якого металу.

Основна роль в опірності сталей і сплавів абразивного зношування відводять карбидам - найбільш твердої складової структури. Однак, не менше значення має металева матриця, яка сама повинна протистояти впливу абразивних часток і міцно утримувати карбіди, не допускаючи їх викришування.

Размещено на Allbest.ru