ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 27 № 4 2025 234 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Рис. 12. Глубина проникновения пластической деформации в материал под поверхностью трения Fig. 12. Depth of penetration of plastic deformation below the worn surface от крупнозернистых (горячая прокатка, электронно-лучевое аддитивное производство) до субмикронных (ИПД: многоосевая ковка, прокатка) – на ее ключевые эксплуатационные характеристики. 1. Метод получения кремниевой бронзы существенно влияет на ее структурное состояние. При электронно-лучевом аддитивном производстве и горячей прокатке формируются очень крупные зерна (150…600 мкм и более). Многоосевая ковка формирует наноразмерные субзерна (ламели) (<100 нм) с высокой плотностью дислокаций. Прокатка после ковки измельчает исходные зерна и создает субзеренную структуру, вытянутую вдоль направления прокатки. Низкотемпературный отжиг после прокатки формирует более равноосные субмикронные зерна (100…200 нм) с пониженной плотностью дислокаций. 2. Структурное состояние напрямую определяет механические свойства бронзы. В крупнозернистом состоянии сплав обладает низкой прочностью (σв ≈ 340…346 МПа) и твердостью (HV ≈ 0,86…0,96 ГПа), но высокой пластичностью (δ ≈ 70…100 %). Измельченная методами ИПД структура характеризуется резким ростом прочности (σв до трех раз выше) и твердости (HV до 3,9 раза выше), но падением пластичности (δ снижается со 100 % до минимальных 9,2 %). Низкотемпературный отжиг после прокатки обеспечивает высокую прочность и небольшое повышение пластичности деформированного материала. 3. Структурное состояние также сказывается на трибологических характеристиках кремниевой бронзы. Наименьший коэффициент трения установлен при испытаниях образцов после наклепа путем интенсивной пластической деформации. При испытании этих образцов трение скольжения тоже протекает более стабильно, что выражается в наименьших значениях регистрируемой амплитуды виброускорений. 4. Структурное состояние и механические свойства бронзы оказывают существенное влияние на механизмы изнашивания. Горячекатаный образец изнашивается преимущественно по адгезионному механизму. Окислительный механизм изнашивания преобладает для высокопрочных образцов после многоосевой ковки и прокатки. Смешанный механизм наблюдался при трении образца, напечатанного с помощью электронно-лучевой технологии. При этом глубина проникновения пластической деформации зависит преимущественно от прочности и твердости материала. Так, ее наибольшая глубина под поверхностью трения достигает 145…155 мкм при трении крупнозернистых образцов 1 и 2. При трении прочных и твердых образцов 3–5 глубина деформации снижается в 3,3–4,7 раза. 5. Интенсивная пластическая деформация методами многоосевой ковки и прокатки снижает износ кремниевой бронзы в 2,1–2,2 раза относительно образца в состоянии поставки. Низкотемпературный отжиг увеличивает износ на 10 % по сравнению с наклепанным образцом 4. 6. С практической точки зрения полученные результаты позволяют рекомендовать применение последовательности многоосевой ковки с последующей прокаткой для обеспечения максимальной износостойкости и стабильного трения. Этот вид структурообразования обеспечивает высокую твердость (3,34 ГПа), минимальный износ (в 2,2 раза меньше горячекатаного состояния) и самый низкий, а также стабильный уровень коэффициента трения и амплитуды вибрации. Материал с такими свойствами может быть рекомендован для ответственных пар трения, работающих в условиях сухого или граничного трения, где критичны изнашивание и вибродинамика.
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1