Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Порошковые материалы для получения износостойких покрытий вышкоэнергетическими методами и методы исследования их структуры 6
1.1. Порошковые материалы для получения износостойких покрытий и материалов, их модифицирование 6
1.2. Порошковые проволоки для вьісокознеріэтических технологий обработки материалов 10
1.3. Исследование структуры износостойких покрытий 25
Заключение к главе 1 27
Глава 2. Исследование структуры и микротвердости газотермических покрытий из порошковых проволок 29
2.1. Методика экспериментальных исследований 29
2.2. Результаты металлографических исследовании структуры газотермических покрытий из порошковых проволок 33
2.3. Результаты исследований распределения микротвердости газотермических покрытий из порошковых проволок 35
Заключение к главе 2 38
Глава 3. Исследование распределения фаз газотермнческих покрытий из порошковых прополок 40
3.1, Результаты микрорентгеноспектральных исследований газотермических покрытий из порошковых проволок 40
Заключение к главе 3 50
Глава 4. Исследование закономерностей изнашивания газотермнческих покрытии из проволок при трении скольжения 52
4.1. Методика испытаний на износ покрытий из порошковых проволок..,. 52
4.2. Методика определения шероховатости поверхности трения 54
4.3. Результаты исследований износа газотсрминеских покрытий из порошковых проволок 57
4.4. Результаты исследований шероховатости газотермических покрытий из порошковых проволок при трении скольжения 66
Заключение к главе 4 75
Глава 5. Исследование влияния дополнительной термической обработки на структуру, микротвердость и износостойкость газ оте рмн чески х покрытий с стугоплавкимн добавками 78
5,1- Влияние дополнительной обработки на структуру и микротвердость покрытий из порошковых проволок с тугоплавкими добавками 78
5.2. Результаты испытаний на износ термо обработан пых покрытий с тугоплавкими добавками 81
5.3. Результаты профшюметрических и аналитических исследований поверхности трения покрытия с тугоплавкими добавками 86
Заключение к главе 5 94
Заключение 96
Список литературы 98
Приложение 110
- Порошковые проволоки для вьісокознеріэтических технологий обработки материалов
- Результаты металлографических исследовании структуры газотермических покрытий из порошковых проволок
- Методика определения шероховатости поверхности трения
- Результаты испытаний на износ термо обработан пых покрытий с тугоплавкими добавками
Введение к работе
В настоящее Бремя для упрочнения поверхности деталей машин и механизмов широкое применение получили различные технологии порошковой металлургии. Наиболее перспективными из них являются высокоэнергетические способы нанесения износостойких покрытий (плазменное и газопламенное напыление, электродуговая металлизация проволок и др.)- Как показывает анализ работ, для восстановления изношенных деталей техники в промышленных масштабах ремонтного производства по технико-экономическим показателям наиболее эффективна технология электродуговой металлизации порошковых проволок. Для высокоэнергетических технологий нанесения износостойких покрытий в основном используются сам о флюсующиеся сплавы на никелевой или кобальтовой основе и их смеси с модификаторами из тугоплавких металлов, карбидов, нитрилов, оксидов и др., которые обеспечивают образование упрочняющих фаз и улучшают структуру. Покрытия из порошковых проволок характеризуются высокой степенью неоднородности структуры — выделениями избыточных дисперсных и коагулированных фаз, слоистым строением и пористостью. Это обусловлено спецификой высокоэнергетических технологических процессов, заключающейся в быстропротекающем (1О"3-10"5с) высокотемпературном (до температуры плавления) нагреве частиц порошкового материала и их последующем высокоскоростном охлаждении и застывании.
Физико-механические свойства упрочняющих фаз в структуре покрытий из порошковых проволок существенно влияют на эксплуатационные характеристики обработанной поверхности деталей машин и механизмов, Поэтому исследование структуры порошковых покрытий, распределения, состава и свойств фаз позволяет оценить износостойкость упрочненной поверхности, При этом следует выявить, как особенности структуры покрытия из порошковой проволоки, будут проявляться в процессе изнашивания его поверхности трения.
Таким образом, исследование взаимосвязи состава, структуры и
свойств износостойких покрытий из порошковых проволок с характеристи-
ками износа поверхности трения является актуальной проблемой, позволяет научно обосновать технологию получения покрытий с заданными физико-механическими свойствами, обеспечивает разработать пути повышения их эксплуатационных характеристик. Анализ исследований показывает4, что для разработки способов повышения износостойкости порошковых покрытий, остаются также актуальными работы по использованию методой последующей термической обработки с целью улучшения их структуры.
Исходя из вышеизложенного сформулирована цель работы: выявление закономерностей формирования структуры покрытии при электродуговой металлизации из порошковой проволоки с тугоплавкой добавкой А120з для повышения их износостойкости.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
Обзор и анализ порошковых материалов, используемых для получения износостойких покрытий высокоэнергетическими методами; выбор порошковых проволок для исследования роли тугоплавких добавок в обеспечении износостойкости электрометаллизационных покрытий.
Исследование структуры и распределения микротвердости электрометал-лизационных покрытий из порошковых проволок с тугоплавкими добавками, изучение и идентификация основного упрочняющего состава.
Определение уровня износостойкости и закономерностей формирования профиля фрикционных поверхностей покрытий из порошковых проволок с тугоплавкими добавками, полученных электродуговой металлизацией.
Исследование влияния термической обработки покрытий с тугоплавкими добавками, полученных электродуговой металлизацией, для повышения их износостойкости.
Проведение профиломстрических исследований.поверхности трения тср-мообработанных покрытий при изнашивании.
Порошковые проволоки для вьісокознеріэтических технологий обработки материалов
В настоящее время в России и в мире интенсивно разрабатываются и применяются порошковые проволоки для различных высокоэнергетических технологий получения покрытий, в том числе и износостойких покрытий [16-37].
Порошковая проволока является одним из наиболее трудоемких видов продукции метизного производства. Технологический процесс их изготовления состоит из последовательно осуществляемых операций формирования ленты в калибровочных роликах в исходную трубчатую заготовку и дозированного заполнения ее шихтой. Эти операции выполняются в специальном формирующем устройстве с питателями шихты. Дальнейшая деформация сформировавшейся заготовки до проволоки заданных размеров производится волочением на прямоточном волочильном стане.
Разработке технологии изготовления порошковых проволок посвящены работы [16, 26]. В работе [161 выполнены испытания по протяжке порошковой проволоки с оболочкой из высоколегированной и низкоуглеродистой сталей па разрывной машине в лабораторных условиях и на промышленном станс с наложением ультразвук о ЕШХ колебаний при волочений.
Была получена проволока из низкоуглеродистой ленты диаметром 1,36 мм с коэффициентом заполнения 15-20% за 5 проходов. На волоках, оснащенных акустическими системами, обрывы не зафиксированы, поверхность полученной проволоки получилась чистая, без задиров и наваров. Из стали 12Х18Н9 получена порошковая проволока диаметром 1,44 мм с коэффициентом заполнения 16-22% за 5 проходов. Применение ультразвука при волочении позволило авторам достичь качественно тгот Ьтх показателей порошковой проволоки и увеличить суммарное обжатие по Сравнению с обычной технологией в 1,5-1,8 раза.
В работе [26] приведены результаты исслЄд0ваїїИЯ по разработке технологии изготовления бесшовной порошковой Проволоки новым способом -холодной периодической продольной прокаткой.
Способ заключается в следующем: трубчатую заготовку подают в зону деформации между двумя валками с калибрами переменного профиля. Прокатку производят периодически только на Длине рабочего хода валков с плавным изменением силы обжатия от 0 до 90 %, причем каждое последующее обжатие выполняют под углом до 90й к предыдущему. Операции прокатки осуществляют на стане ППТК-15. Стан позволяет прокатывать заготовку длиной 4 м диаметром Г Я мм до диаметра 3 мм за два прохода. С перестановкой зажимного патрона можно прокатывать заготовки любой длины.
Для получения порошковой проволоки с одной оболочкой трубу размером 14x2 мм из стали 0SX18H1OT авТОры заполняли порошком Х58НЗОМ8Т4 и подвергали прокатке в два прохода. После первого прохода получали проволоку с наружным диаметром 7 мМ} после второго - 3 мм. Если исходная длина заготовки была 1 м, то после второго прохода получали готовую проволоку длиной 13 м. Последнюю Авторы подвергали термической обработке при температуре 810-820 С в течение 15 мин ;шг снятия наклепа.
Полученной порошковой проволокой был,а выполнена наплавка. Параметры режима наплавки: ток 380 А, напряжение дуги 38-40 В, скорость наплавки 21 м/ч, вылет электрода 40 мм, флюс АН-26С. Коэффициент заполнения порошковой проволоки равен 60 %. Определен химический состав наплавленного металла (%): 0,7 С; 0,58 ТЧп; 25,8 Сг; 15,8 Ni; 0,68 Si; 2,4 Mo; 0,45 ТІ; 0,09 S; 0,015 P.
В случае, когда требуемую композицию Чимического состава необходимо получить путем подбора нескольких обоЛОчек различного состава и шихты, проволоку-заготовку, полученную после первой прокатки, помещают в следующую трубчатую оболочку. Внутренний диаметр каждой последующей трубки должен быть несколько больше наружного диаметра предыдущей (на 0,3-1 мм), а длины их должны быть равными. Получив такую заготовку, ее прокатывают на требуемый диаметр. При этом и процессе изготовления взаимного сдвига между оболочкам происходить не будет, так как с самого начала происходит деформация оболочек, и они плотно сцепляются между собой и при последующей проі%тке утоняются, а шихта уплотняется.
Предлагаемый метод изготовления порощКОВОй проволоки значительно упрощает определение коэффициента заполнениЯ} так как заранее известны исходные массы оболочек и шихты. Общая т сса готовой проволоки составляет почти 100 % исходных материалов (отх0дЫ ] %у Метод позволяет получать проволоку с коэффициентом заполнения 60 % и более. Ее можно также использовать для изготовления стержней ь,ри производстве сварочных электродов.
В работе [19] покрытия получали плазменным напылением порошковых проволок, используя в качестве плазмо образующее газа технический чистый азот без добавок. Для напыления использовали проволоки диаметром 2 мм из стальной ленты с содержанием углерода os08 %. Состав порошковой шихты выбирали с точки зрения упрочнения тВЄрд0ҐО раствора на основе железа, образующегося при расплавлении провоЛОки, тугоплавкими элементами: Ni, Сг, Мо, Ті, Nb, Hf. В шихту двух сост&вов также вводили диоксид циркония (ZrOz) для повышения износостойкости покрытий.
Для структурных исследований авторы использовали образцы размером 10x10 0,8 мм. Металлографические исследования проводились на мик роскопе «Neophot-21», реитгешютруктурный фазовый анализ на установке ДРОН-1,5 на FcKft - излучении, микрорентгеноспектральный анализ на приборе MS-46 фирмы «Сатеса», микротвердость измеряли на микротвердомере ПМТ-3.
Исследования износостойкости на образцах диаметром 40 мм, шириной 12 мм (толщина напыленного слоя 0,5 мм) проводили на машине трения СМЦ-2 по схеме «диск-колодка», контртело — сталь 45 {HRC 56-58), смазка — индустриальное масло И—20, Скорость вращения образца 500 об/мин, удельная нагрузка 10 МПа. Перед испытанием проводили приработку в течение одного часа до достижения стабильного значения коэффициента трения. Износ определяется методом искусственных баз за 9х 10 циклов.
Результаты металлографических исследовании структуры газотермических покрытий из порошковых проволок
Для исследования структуры покрытий из порошковых проволок, были изготонлены поперечные шлифы, на которых были проведены металлографические исследования на микроскопе «Neophot— 32». На рис.2.2, приведены фотографии микроструктуры покрытий из порошковых проволок (увеличение, хЮОО), полученных методом электро дуго вой металлизации,
Как показали исследования, при электродуговой металлизации порошковых проволок формирование покрытия происходит наложением расплавленных частиц, состоящих из основной фазы оболочки и порошковой набивки. Тугоплавкие компоненты порошковой основы застывают в виде отдельных нерасплавленных частиц, все покрытия из проволок характеризуются неоднородной структурой (рис.2.2). Так как вес проволоки имеют в составе порошковой шихты алюминий в том или ином виде, на всех поверхностях наблюдаются тугоплавкие оксиды А12Оз, что безусловно обеспечивает также и коррозионную стойкость покрытий.
Таким образом, металлографические исследования показали, что покрытие состоит из сильно деформированных частиц, отделенных друг от друга тонкими окисньтми пленками, характеризуется наличием пор (4—20%), а также слоями, разделенными более толстыми окисиыми пленками (рис.2,2). При электродуговой металлизации порошковых проволок формирование покрытия происходит наложением расплавленных частиц, состоящих из основной фазы оболочки и порошковой набивки. Установлено, что в отличие от напыления порошковых материалов, электродуговая металлизация порошковых проволок приводит к более сложным формам частиц покрытия, которые сильно отклоняются от сферической и эллипсоидальной. Тугоплавкие компоненты порошковой основы застывают в виде отдельных нерасплавленных частиц, формы которых близки к эллипсоидальным.
Все покрытия из порошковой проволоки характеризуются неоднородной пространственной структурой, границы между частицами обозначаются оксидными пленками, пористость покрытий невысокая.
Исследования показали, что покрытия из порошковой проволоки, полученные при больших значениях тока дуги, обладают более однородной структурой [53-62].
Для исследования распределения микротвердости были изготовлены шлифы покрытий из порошковых проволок, на которых проведены измерения на микротвердомере «ПМТ—ЗМ», Установлено, что в зависимости от формирующегося состава и структуры меняется микротвердость исследованных покрытий из порошковых проволок.
Исследования показали, что микротвердо ть покрытий из порошковых проволок распределена неоднородно, поэтому была проведена статистическая обработка результатов 30-50 измерений по поверхности покрытия, Б зависимости от формирующегося состава и структуры меняются статистические характеристики микротвердости покрытий из порошковых проволок: средняя микротвердость, стандартное отклонение, максимальное и минимальное значения (табл.2-3).
Установлено, что самуто высокую среднюю микротвердость имеют образцы из порошковых проволок САВ51 и разработки ИФТПС. По-видимому, это обусловлено их составом, который содержит оксиды А12СЬ и ТЮ2. Меньшую из всех среднюю микротвердость им ет покрытие из порошковой проволоки САВ40, в состав которого входит мягкая фаза меди.
Из полученных гистоі-рамм микротвердости покрытий из порошковых проволок видно, что покрытия из порошковых проволок САВ51 и разработки ИФТПС обладают меньшим разбросом значений микротвердости (табл.2.3, рис.2.3), а следовательно обладают и более однородной структурой.
Известно, что эффективное упрочнение покрытий из порошковых проволок происходит вследствие легирования расплава порошковыми тугоплавкими компонентами в определен] іьіх концентрациях; повышение твердости основной фазы и количества упрочняющих оксидов увеличивает износостойкость покрытий. Поэтому были проведены сравнительные исследования микротвердости покрытий из порошковых проволок, металлографические исследования распределения тугоплавких включений и неоднородностеи структуры покрытий из порошковых проволок.
Электр о дуговой металлизацией получены газотермические покрытия из порошковых проволок, разработки ИФЇТ1С и промышленного изготовления, Установлено, что напыление порошковых проволок с модификаторами из тугоплавких соединений приводит к формированию структуры с дисперсными и коагулированными выделениями избыточных фаз.
Как показали проведенные нами металлографические исследования, при электродуговой металлизации порошковых проволок формирование покрытия происходит наложением расплавленных частиц, состоящих из основной фазы оболочки и порошковой набивки. Покрытие состоит из сильно деформированных частиц, отделенных друг от друга тонкими окисными пленками, характеризуется наличием пор (4-20 %), а также слоями, образованными при последовательных проходах горелки, разделенными более толстыми окисными пленками.
Установлено, что л отличие от напыления порошковых материалов, электродуговая металлизация порошковых проволок приводит к более сложным формам частиц покрытия, которые сильно отклоняются от сферической и эллипсоидальной. Тугоплавкие компоненты порошковой основы застывают в виде отдельных нерасплавленных частиц, формы которых близки к эллипсоидальным.
Установлено, что наибольшую среднюю микротвердость имеют покрытия из порошковых проволок САБ51 и разработки ИФТПС, 5500 МПа и 5100 МПа соответственно.
Гистограммы микротвердости покрытий из порошковых проволок разработки ИФТПС и САВ51 имеют одномодальное распределение, и меньший разброс значений микротвердости, следовательно, обладают более однородной структурой.
У покрытий из проволок САВ21 и САВ40 гистограммы значений микротвердости имеют двухмодальное строение. Эго объясняется тем, что в состав данных проволок входят основные фа:ш из Fe, Ni и Си , которые существенно отличаются по своей твердости.
Методика определения шероховатости поверхности трения
Важнейшей количественной характеристикой микрогеометрии поверхности трения, показывающей динамику изнашивания в зависимости от параметров — нагрузки, скорости скольжения, температуры и т.д., является шероховатость. Существуют многочисленные классические работы, исследующие шероховатость поверхности трения в процессе её изнашивания [68-70,73-78].
Шероховатость поверхности трения покрытий из порошковых проволок определяли на однообъективном растровом измерительном микроскопе ОРИМ—1 и с помощью профилометра SJ-201P фирмы «Mitutoyo» (Япония) после 3 1(г\ 6 103, 9 103, 13х103,48хЮэ, 108 103 и lSO lO3 циклов трения (рис,4,2). Для измерения шероховатости поверхности трения на каждом образце были промаркированы четыре диаметрально противоположных участка покрытия.
Измерение шероховатости проводилось на каждом из 4-х участков, затем данные усреднялись по всей поверхности трения. Микроскоп ОРИМ—1 предназначен для определения параметров шероховатости Кг и Rmax в пределах от 40 до 0,4 мкм на наружных металлических поверхностях с направленными следами от обработки.
Прибор для определения шероховатости поверхности SJ-20IP предназначен для быстрого и точного определения параметров шероховатости таких как Rz, Rq, R.y и т.д. Для обработки данных профилометр соединен с компьютером и имеет программное обеспечение, которое строит профили поверхности по R- и Р-профилю (приложение)- Диаі іазон измерений прибора от 0,01 до 350 мкм по вертикальной оси Z и до 12,5 мм по горизонтальной оси X.
После проведенных подштовительных работ испытания па износ покрытий, полученных электродуговой металлизацией из порошковых проволок, разработанной в ИФТПС и промышленного изготовления, были проведены на машине трения СМЦ-2.
Экспериментально установлено, для всех покрытий присутствуют характерные участки приработки и установившегося износа (рис.4.3). В стадии приработки интенсивность износа отличается нестабильностью, имеет различные значения в зависимости от материала покрытия и начальной шероховатости. Далее, начиная с 0000-30000 циклов, начинается режим установившегося износа покрытия, интенсивность изнашивания стабилизируется.
На рис.4.3 приведена зависимость массового износа (G, г) покрытия от количества циклов для порошковой проволоки CAB2I. В начальной стадии изнашивания (примерно =1,5 часа испытаний) происходит приработка газотермического покрытия, интенсивность изнашивания низкая - J -9,4 10"й г/цикл (рис.4.3,6). Низкая интенсивность изнашивания в стадии приработки объясняется, видимо, малой фактической площадью контакта, которая к началу режима установившегося износа увеличивается и стабилизируется.
Как видно из графика, начиная с =20000—25000 циклов наблюдается более равномерное повышение интенсивности изнашивания вплоть до 180000 циклов. Прямая линия па рис.4.3,а, проведенная по методу наименьших квадратов, позволяет оцепить интенсивность изнашивания покрытия в стадии установившегося износа покрытия из порошковой проволоки САВ21 на уровне J 16 10"6 г/цикл.
На рисА4,а приведена зависимость массового износа (G, г) от количества пиклов в начальной стадии изнашивание (примерно —1 час испытаний) газотермического покрытия из порошковой проволоки, разработанной в ИФТПС. Как видно из графика, при запуске машины трения в начальной стадии износа (до = 1500 циклов) происходит резкое повышение массового износа, потом наблюдается более равномерное повышение вплоть до 1SO00 циклов ( 1 час испытаний). Прямая линия па рис.4.4,а, позволяет оценить интенсивность изнашивания покрытия в стадии приработки на уровне J =4,2х10 6 г/цикл.
Установлено, что начиная с 25000—30000 циклов, начинается режим установившегося износа покрытия, интенсивность изнашивания снижается. Наблюдается равномерное повышение массового износа вплоть до 180000 циклов, существенного разброса данных не наблюдается.
Таким образом, кривая износа характеризуется стабильной интенсивностью износа. Прямая линия на рис.4.4,6, позволяет оценить установившуюся интенсивность изнашивания покрытия из порошковой проволоки разработки ИФТТТС на уровне J -2,5 І0"Г г/цикл.
На рис.4.5,а приведена зависимость массового износа (G, г) от количества циклов в начальной стадии изнашивания (примерно =1 час испытаний) газотермического покрытия из порошковой проволоки САВ51.
Как видно из графика, при запуске машины трения в начальной стадии износа (до =1500 циклов) также как и на рис.4.4,а, происходит резкое повышение массового износа- Далее наблюдается более равномерное повышение вплоть до 18000 циклов (=1 час испытаний). Прямая линия на рис.4.5?а? проведенная по методу наименьших квадратов, позволяет оценить интенсивность изнашивания покрытия из САВ51 в стадии приработки на уровне J =5,45 10 г/цикл.
На рисА5,б приведена кривая массового износа (G, г) газотермического покрытия в стадии установившегося износа от количества циклов (порошковая проволока САВ51), Как видно из графика, наблюдается равномерное повышение массового износа вплоть до 130000 циклов, существенного разброса данных не наблюдается. Таким образом, кривая износа характеризуется стабильной интенсивностью износа.
Далее, начиная с =20000—30000 циклов, начинается режим установившегося износа покрытия, интенсивность изнашивания стабилизируется, наблюдается более равномерное повышение массового износа вплоть до 180000 циклов.
Как видно из графика, интенсивность установившегося изнашивания наиболее высока для покрытия из порошковой проволоки САВ21; интенсивность изнашивания для проволок САВ51 и разработки ИФТПС сопоставимы, Это обусловлено невысоким значением микротвердости покрытия из проволоки САВ21, Средняя микротвердость покрытия из проволоки САВ21 (3600 МПа) значительно ниже микротвердости покрытий из проволок САВ51 (5500 МПа) и разработки ИФТПС (5300 МПа). Микротвердости покрытий из проволок САВ51 и разработки ИФТПС близки, чем и обусловлена сопоставимость их интенсив ноет ей установившегося изнашивания.
Результаты испытаний на износ термо обработан пых покрытий с тугоплавкими добавками
Для выявления изменения характеристик изнашивания после термообработки покры гия с тугоплавкими добавками снова были подвергнуты испытаниям па износ,
Испытания на износ термообработанных покрытий с тугоплавкими добавками из порошковой проволоки ИФТПС были проведены также на машине трения СМЦ-2 при режимах, идентичных, режимам испытаний до термообработки (глава 4, параграф 4.3): нагрузка 75 к1 , частота вращении вала 5 об/сек, трение сухое, контртело из закаленной стали ШХ15 изготовлено также в види колодки [70, 71].
На рис,5.2 приведены сравнительные данные массового износа Электр омета л л изапионных покрытий, из порошковой проволоки с тугоплавкими добавками разработки ИФТПС (исходные покрытия и после термообработки). Так, для тер.мообработанных покрытий с тугоплавкими добавками также наблюдаются характерные участки приработки и установившегося износа (Глава 4), Установлено, что влияние термообработки наблюдается на обеих стадиях процесса изнашивания — приработки и установившегося износа. На стадии приработки наблюдается постепенное возрастание массового износа, тогда как для исходных покрытий происходит резкое интенсивное увеличение массового износа в начальном участке изнашивания (рис,5.2,а), Термическая обработка существенно (практически на —40—50%) снижает массовый износ в начальном этапе изнашивания.
Далее, изнашивание плавно переходит н режим установившегося износа. На этом участке (рис.5.2,6), термическая обработка покрытия снижает массовый износ по сравнению с исходными покрытиями на —20-25%.
Показано, что термическая обработка покрытий из порошковой проволоки разработки ИФТПС на стадии установившегося износа снижает интенсивность изнашивания. Для определения интенсивности изнашивания на стадии установившегося износа на графиках массового износа с помощью программы MS Excel методом наименьших квадратов были проведены прямые линии (рис.5.2,6), угловым коэффициентом которых определяется соответствующее значение интенсивности изнашивания.
В качестве примера на рис,5,2,б приведены уравнения, показывающие снижение углового коэффициента и интенсивности изнашивания термообра-ботанного покрытия.
На рис. 53 приведены интенсивности установившегося изнашивания покрытий из исследованных порошковых проволок. Для исходного покрытия с тугоплавкими добавками из проволоки разработки ИФТПС приведено среднее значение» установленное по наибольшему и наименьшему значениям интенсивности установившегося изнашивания. Как видно из рис.5Л, термическая обработка покрытий с тугоплавкими добавками из порошковой проволоки разработки ИФТПС снижает интенсивность установившегося изнашивания на 20-25%.
Уровень шероховатости поверхности трения покрытия из проволоки СЛВ21 значительно выше шерохоиатости покрытий из проволок САБ51 и проволоки ИФТПС (рис. 4.13, глава 4). Это обусловлено малым количеством упрочняющих фаз, что приводит к интенсивному истиранию поверхности трения с большими значениями статистических характеристик равновесной микрогеометрии. Дело в том, что износ при трении скольжения связан с наличием тангенциальных усилий, вызывающих сдвиг и срез неровностей поверхности покрытия, и возникает в результате развития в материале микропластических деформаций.
Чем выше предел упругости (прочность, твердость), тем большее значение внешних нагрузок требуется для начала изменений, повышающих дефектность и ухудшающих свойства покрытий. Кроме средней прочности существенную роль играет однородность структуры покрытия, влияющая на равновесную поверхность трения, так как в местах с резким градиентом свойств возникают концентрации напряжений. Другой фактор, определяющий сопротивление пластической деформации, - количество и дисперсность упрочняющих фаз, которые, безусловно, также влияет на кинетику формирования равновесной поверхности трения.
В связи с вышеизложенным, отмеченные в предыдущих главах основные структурные особенности покрытий из порошковых материалов с тугоплавкими добавками — структура матрицы с наличием дисперсньтх включений, относительная однородность микромеханических свойств - существен- F но влияют на развитие процессов изнашивания.
Как установлено аналитическими и металлографическими исследованиями, покрытие представляет собой относительно мягкую матрицу из частиц само флюсующегося порошка с включениями твердых тугоплавких частиц А1303 [48, 51, 67, 97,101].
Данная особенность строения покрытия с тугоплавкими добавками позволяет проведение исследования влияния на поверхности трения исключительно структуры, поскольку твердые тугоплавкие частицы AI2O3, соответственно и основной упрочняющий фазовый состав, практически сохраняются в технологических процессах нанесения покрытия и последующей его термообработки. Поверхность трения не зависит от начального состояния, а определяется физико-механическими свойствами материала покрытия и условиями трения скольжения (контртело, смазка, температура и т.д.)
Таким образом, для более подробного исследования механизма изнашивания необходимо изучение влияния термообработки на профиль поверхности трения покрытия с тугоплавкими добавками. Поверхности трения термос бработанных газотермических покрытий с тугоплавкими добавками из порошковой проволоки ИФТПС изучались с помощью профилометра SJ-201Р «Mitutoyo» (Япония).
