Структура та властивості антифрикційних сплавів Fe-Cu-S після лазерної обробки

Шрифт:
26

https://doi.org/

Met. litʹe Ukr., 2020, Tom 28, №4, P. 19-25

Є.А. Марковський , д-р техн. наук, проф.
О.П. Шатрава, канд. техн. наук, ст. наук. співр., e-mail: shatrava@ptima.kiev.ua
І.В. Олексенко, наук. співр., e-mail: svs@ptima.kiev.ua
О.А. Пелікан, наук. співр., e-mail: otmlp@ptima.kiev.ua

Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України (Київ, Україна)

Надійшла 05.08.2020

УДК 621.74.074:621.795

Об’єктом досліджень визначено найбільш перспективні антифрикційні сплави – сірі чавуни, леговані міддю та сіркою. Відзначається, що використання міді в якості легуючого елемента в кількостях, що перевищують її розчинність у залізі, дозволяє отримувати в чавуні перліто-феритну структуру з включеннями мідної ε-фази. У статті представлено результати низки досліджень впливу лазерного термічного опромінення на структуру і властивості визначених антифрикційних сплавів. Встановлено, що в результаті лазерної обробки відбувається істотне збільшення концентрації легуючих легкоплавких елементів у поверхневому шарі зразків в зоні лазерного впливу залежно від часу дії лазерного випромінювання. Структурно-фазовий аналіз зони лазерної обробки, який наведено у статті, виявив суттєвий і позитивний вплив лазерного опромінення на утворення та розподіл фаз. Визначено,що починаючи зі швидкості обробки V = 1,7 мм/с, на поверхні зразків спостерігається яскраво виражена (товщиною 80–120 мкм) зона загартування досліджуваних сплавів. В роботі наведено дані, які свідчать про те, що в переважній більшості випадків в зоні лазерного впливу спостерігається істотне (до 1600 кг/мм2) збільшення мікротвердості основних структурно-фазових складових дослідних сплавів. Представлено аналіз результатів випробування на зношування отриманих зразків, який показав, що при зменшенні часу опромінення інтенсивність їх зношування знижується, що пов’язано зі збільшенням мікротвердості основних фаз на поверхні в зоні обробки.
Також зазначається позитивний вплив лазерної обробки на підвищення зносостійкості досліджуваних експериментальних зразків і пар тертя у цілому та прогнозується перспективність використання даного методу обробки для підвищення триботехнічних властивостей сплавів на основі заліза, легованих міддю та сіркою.

Ключові слова: лазерне зміцнення, антифрикційні сплави, комплексні сульфіди, рентгеноспектральний аналіз, включення міді, триботехнічні властивості.

Література

1. Гаврилюк В.П., Марковский Е.А., Тихонович В.И. Трибология литейных сплавов. Киев: ФТИМС НАН Украины, 2007.
428 с.
2. Марковский Е.А., Олексенко И.В., Гаврилюк В.П., Ильченко В.Д., Панасенко Д.Д. Влияние термоциклической обработ-
ки на структуру и износостойкость серого чугуна, легированного медью и серой. Процессы литья. 2002. № 2. С. 10–15.
3. Олексенко И.В., Марковский Е.А., Гаврилюк В.П., Качко Н.А. Износостойкость чугунов, легированных медью и серой:
Тез. докл. Литейное производство на рубеже столетий. Киев: ФТИМС НАН Украины, 2003. С. 61–63.
4. Марковский Е.А., Олексенко И.В., Гаврилюк В.П., Качко И.В. Триботехнические свойства сплавов системы Cч+Cu+S
при трении скольжения. Металл и литье Украины. 2006. № 6. С. 7–11.

5. Григорянц А.Г., Сафонов А.Н. Методы поверхностной лазерной обработки. М.: Высшая школа, 1987. 191 с.
6. Коваленко В.С., Котляров В.П. Справочник по технологии лазерной обработки. К.: Техніка, 1985. 167 с.
7. Bingxu Wang, Yuming Pan, Yu Liu, Gary C. Barber, Feng Qiu, Ming Hua. Wear behavior of composite strengthened gray
cast iron by austempering and laser hardening treatment. Journal of Materials Research and Technology. 2020. Vol. 9. Iss. 2.
P. 2037–2043. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2019.12.036
8. Югов В.И., Афанасьева Л.Е., Барабонова И.А., Раткевич Г.В. Упрочнение конструкционной стали с помощью многока-
нального СО2 лазера. Письма о материалах. 2017. Т. 7. № 1. С. 8–11. DOI: https://doi.org/10.22226/2410-3535-2017-1-8-11
9. Tarasiuk W., Gordienko A.I., Wolocko A.T., Piwnik J., Szczucka-Lasota B. The tribological properties of laser hardened steel
42CrMo4. Archives of Metallurgy and Materials. 2015. Vol. 60. Iss. 4. P. 2939–2943. DOI: 10.1515/amm-2015-0469
10. Rodziňák D., Čerňan J., Zahradníček R. Effect of laser hardening on the properties of PM steels. Acta Metallurgica Slovaca.
2013. Vol. 19. No. 4. P. 282–291. DOI: http://dx.doi.org/10.12776/ams.v19i4.142
11. Hwang, H.-T., Song, H.-S., Kim, J.-D., Song, M.-K., Kim, Y.-K. Surface treatment in edge position of spheroidal cast iron for
mold materials by using high power diode laser. Korean Journal of Materials Research. 2009. No. 19 (9). P. 457–461.
12. Новицький В.Г., Гаврилюк В.П., Панасенко Д.Д., Шатрава А.П. Свойства литых гетерогенных Fe-Cr-Cu-C – cплавов по-
сле лазерной обработки. Металловедение и термическая обработка металлов. 2012. № 9. 2012. C. 15–23.
13. Лихошва В.П., Пелікан О.А., Діюк Л.М., Шатрава О.П. Технології відновлення зношених робочих органів дробильно-
розмелювальних машин. Зб. наук. статей за результатами виконання програми України «Проблеми ресурсу і безпеки
експлуатації конструкцій, споруд та машин», ІЕЗ ім. Є.О. Патона, 2012. С. 533–537.
14. Марковский Е.А., Олексенко И.В., Шатрава А.П. Лазерная обработка как дополнительный метод повышения трибо-
технических свойств сплавов на основе чугунов, легированных Cu и S. Металл и литье Украины. 2017. № 8–10.
С. 78–83.