Особливості формування поверхневого шару сталі в умовах сухого тертя ковзанням

Анотація

Завданням сучасного трибоматеріалознавства є створення матеріалів з високими експлуатаційними характеристиками, достаніми для роботи в умовах зношування з підвищеним ресурсом надійності і довговічності. Розроблено заевтектоїдну зносостійку сталь мікролеговану ванадієм і азотом та додатково леговану міддю. Зразки дослідної сталі пройшли випробування на машині тертя моделі М22М в умовах сухого тертя ковзанням для визначення зносостійкості. Результати випробувань показали, що інтенсивність зношування для дослідної сталі дорівнює–0,20 г/км, цей показник на третину нижчий в порівнянні з базовою нелегованою заевтектоїдною сталлю. Отримані результати пояснюються тим, що мікродобавки ванадію та азоту, за рахунок  дисперсійного нітридованадієвого зміцнення підвищують зносостійкість сталі в умовах сухого тертя ковзанням, а також підвищений вміст вуглецю та міді в поверхневому шарі зразка сталі відіграють роль твердого мастильного матеріалу, забезпечуючи. змащувальний ефект, додатково підвищуючи зносостійкість. Тонкий поверхневий шар зразків сталі після тертя на машині тертя досліджено на Оже рентгеноспектральному мікроаналізаторі на глибину 200 нм. Проведено зйомку Оже спектрограм і побудовано профіль по глибині після іонного травлення іонами аргону зразків дослідної сталі до тертя та після тертя. Проведено порівняльний аналіз, встановлено, що на поверхні зразка після тертя мідиста фаза досягає максимальних значень в 5-7 разів вищих (10-15 ат.%) ніж до тертя, цей прошарок має розмір 8 нм і формується за рахунок дифузійної рухливості міді на поверхню зразка під час процесів зношування. Також на поверхні зразка після тертя підвищений вміст вуглецю в 2,5 рази, ніж до тертя, за рахунок дифузійної рухливості вуглецю по шару тертя, механізму виокремлення вуглецю в формі графіту, а також дифузійному переміщенню вуглецю з матриці за сприяння локальних надвисоких температур в зоні тертя. Тож мікролегування дослідної заевтектоїдної сталі азотом і ванадієм та додаткове легування міддю призводить до зменшення зношування пари тертя, збільшення довговічності і надійності пари тертя.