Obrabotka Metallov 2015 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (69) 2015 72 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ УДК 669 ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ ЗАЭВТЕКТОИДНОЙ СТАЛИ, ЛЕГИРОВАННОЙ МЕДЬЮ И АЛЮМИНИЕМ * Н.В. СТЕПАНОВА 1 , мл. науч. сотруд. А.А. БАТАЕВ 1 , доктор техн. наук, профессор А.А. СИТНИКОВ 2 , доктор техн. наук, профессор Т.Н. ОСКОЛКОВА 3 , канд. техн. наук, доцент ( 1 НГТУ, г. Новосибирск, 2 АлтГТУ, г. Барнаул, 3 СГИУ, г. Новокузнецк ) Поступила 17 июля 2015 Рецензирование 17 августа 2015 Принята к печати 20 октября 2015 Степанова Н.В – 630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, Новосибирский государственный технический университет, e-mail: stepanova@adm.nstu.ru Исследованы структура, механические свойства и износостойкость заэвтектоидной стали с содержанием 0,09…8,97 мас. % меди. Обнаружены три типа частиц на основе меди. Частицы первого типа имеют размер ~20 нм и располагаются в ферритных промежутках перлита. Частицы второго типа имеют размер ~1 мкм и располагаются по границам бывшего зерна γ-Fe. Частицы третьего типа имеют круглую форму и размер ~25 мкм. Повышение содержания меди сопровождается ростом микротвердости пластинчатого перлита. Вве- дение в сталь 3 мас. % Cu сопровождается ростом микротвердости перлита с 380 до 430 HV. При этом твер- дость по Бринеллю увеличивается с 340 до 390 НВ. Главным образом, это связано с выделением в ферритных промежутках наноразмерных частиц ε-фазы. При испытаниях по схеме трения скольжения износостойкость заэвтектоидной стали, содержащей 8,97 % меди, в 3,5 раза выше по сравнению с бронзой БрА9Ж3Л и на ~23 % по сравнению с антифрикционным чугуном АЧС-1. В условиях трения о закрепленные частицы абра- зива относительная износостойкость заэвтектоидной стали с добавлением меди почти в 3 раза выше изно- состойкости бронзы БрА9Ж3Л. Увеличение уровня износостойкости в условиях трения скольжения, связан- ное с повышением содержания меди, вызвано повышением объемной доли наноразмерных частиц на основе меди. Ключевые слова: заэвтектоиданая сталь, структура, наноразмерные включения, микротвердость, изно- состойкость. DOI: 10.17212/1994-6309-2015-4-72-79 _______________ * Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 15-19-00230). Введение Железоуглеродистые сплавы, легированные медью [1-5], относятся к группе материалов, применение которых рационально для изготов- ления изделий антифрикционного назначения. По мнению специалистов, в ряде случаев они способны заменить широко используемые в на- стоящее время дорогостоящие бронзы. В первую очередь речь идет об изготовлении крупногаба- ритных механизмов с тяжело нагруженными уз- лами трения скольжения. В проведенных ранее исследованиях отмечалась возможность повы- шения антифрикционных свойств низкоуглеро- дистой стали [1] и чугуна [2] путем введения в их состав меди. Основным фактором, объяс-