Obrabotka Metallov 2015 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (69) 2015 87 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ этапе трения снижение коэффициента трения после фрикционной обработки обусловлено в первую очередь уменьшением механической (де- формационной) составляющей коэффициента трения, связанной с пластическим деформирова- нием поверхностного слоя при контактировании шероховатых поверхностей [25]. Интенсивность изнашивания поверхностно наноструктуриро- ванного образца возрастает до уровня I h уст при изнашивании градиентного слоя толщиной ~35 мкм (см. рис. 7, кривая 2 ), в котором на рис. 3 отмечалось наиболее резкое снижение ми- кротвердости. Таким образом, наноструктурирующая фрик- ционная обработка позволяет эффективно по- вышать трибологические свойства аустенитной стали на начальном этапе трения, когда у за- каленной стали протекает период приработки, характеризующийся наибольшими скоростями износа и коэффициентами трения. Фрикцион- ная обработка обеспечивает также ускоренный (по сравнению с закалкой) переход к установив- шемуся изнашиванию (см. рис. 6, 7). В период установившегося изнашивания на пути трения L = 120…320 м подвергнутая фрикционной об- работке сталь и исходная закаленная сталь ха- рактеризуются практически одинаковым темпом прироста весового износа Δ m , о чем свиде- тельствует одинаковый наклон кривых 1 и 2 на рис. 6, а , а также близкими уровнями коэффи- циента трения ( f = 0,37…0,43, см. рис. 6, б ). Со- гласно рис. 7, в указанный период изнашивания сталь после закалки (кривая 1 ) и дополнитель- ной фрикционной обработки (кривая 2 ) характе- ризуется одинаковым постоянным уровнем ин- тенсивности изнашивания I h уст . Исследование поверхностей изнашивания показало, что на поверхности закаленной стали после испытаний на сухое трение скольжения интенсивно развиваются процессы схватывания (рис. 8, а ), которые характеризуются высокой скоростью разрушения, главным образом вслед- ствие образования и разрыва узлов металличе- ских связей [25]. Упрочняющая фрикционная обработка эффективно ограничивает процессы схватывания, обеспечивая переход к пластиче- скому оттеснению (рис. 8, б ) и соответствующее резкое снижение величин износа (см. рис. 6, а ) и интенсивности изнашивания (см. рис. 7, кри- вая 2 ) стали. Важно отметить, что обусловленному фрик- ционной обработкой ограничению процессов схватывания при сухом трении скольжения способствует установленное с использованием метода микроиндентирования повышенное со- противление упрочненного наноструктуриро- ванного слоя аустенитной стали пластическому деформированию под действием контактного механического воздействия (см. табл. 1 , 2 ). По- вышенная способность наноструктурированных а б Рис. 8. Поверхности изнашивания образцов из стали 12Х18Н10Т в исходном со- стоянии ( а ) и после фрикционной обработки ( б ), испытанных на трение скольже- ния без смазки по пластине из стали 45 на пути трения L = 40 м (после изнаши- вания слоя толщиной ~90 мкм, т. е. в период приработки, см. рис. 7, кривая 1 ) ( а ) и L = 20 м (после изнашивания поверхностного слоя толщиной ~5 мкм) ( б )