Особенности структурообразования в антифрикционном композиционном порошковом инфильтрированном медным сплавом материале на основе железа (псевдосплаве) при высокотемпературной термомеханической обработке

Представлены результаты исследований процесса структурообразования в антифрикционном композиционном порошковом инфильтрированном медным сплавом материале на основе железа (псевдосплаве) при термической и высокотемпературной термомеханической обработке (ВТМО). Показано, что после инфильтрации структура псевдосплава состоит из участков стального каркаса с практически однородной по углероду структурой перлита и небольшим количеством цементита, участков медной фазы, расположенных по границам и в стыках частиц стального каркаса, включений сульфидов преимущественно в медной фазе. В процессе закалки происходит перераспределение углерода в частицах стального каркаса, на границе с медной фазой образуется слой толщиной 2–5 мкм с повышенным содержанием углерода. При ВТМО происходит измельчение структуры, образование макротекстуры, уменьшение толщины прослоек медной фазы, зависящей от степени деформации. Степень деформации влияет также на структуру стального каркаса. После ВТМО со степенью деформации 30 % структура состоит из бесструктурного мартенсита, троосто-мартенсита и остаточного аустенита, при этом в приграничных с медной фазой участках содержание углерода несколько меньше; со степенью деформации 50 % – бесструктурного мартенсита и на 20–25 % большего содержания аустенита, при этом распределение углерода более однородное, а изменение содержания меди, олова и железа плавное. Установлено, что вследствие активации диффузионных процессов в процессе деформации при ВТМО сульфиды молибдена распадаются и образуют сульфиды железа и меди различного состава, молибден легирует железную основу или образует карбид. Полученные результаты могут быть использованы при разработке высокопрочных антифрикционных материалов для тяжелонагруженных узлов трения.

1. Сорокин, Г. М. Проблемы технического обновления различных отраслей машиностроения / Г. М. Сорокин // Трение и износ. – 2001. – Т. 22, № 3. – С. 322–331.

2. Гаркунов, Д. Н. Триботехника. Конструирование, изготовление и эксплуатация машин / Д. Н. Гаркунов. – М.: МСХА, 2002. – 626 с.

3. Совершенствование материалов для подшипников скольжения двигателей внутреннего сгорания: обзор / Н. П. Буровская [и др.] // Труды ВИАМ. – 2020. – № 1 (85). – С. 78–91. https://doi.org/10.18577/2307-6046-2020-0-1-78-91

4. Филиппов, М. А. Трение и антифрикционные материалы / М. А. Филиппов, О. Ю. Шешуков. – Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2021.– 204 с.

5. Антифрикционные материалы на основе полимерных волокон / Г. С. Кулагина [и др.] // Труды ВИАМ. – 2022. – № 11 (117). – С. 48–59. 10.18577/2307-6046-2022-0-11-48-59

6. Федорченко, И. М. Композиционные спеченные антифрикционные материалы / И. М. Федорченко, Л. И. Пугина. – Киев: Наук, думка, 1980. – 404 с.

7. Иванов, В. А. Системный подход к созданию антифрикционных материалов и узлов трения / В. А. Иванов. – Хабаровск: Изд-во ТОГУ, 2015. – 239 с.

8. Колесников, В. И. Математические модели и экспериментальные исследования – основа конструирования гетерогенных антифрикционных материалов / В. И. Колесников, О. А. Беляк. – М.: Физматлит, 2021. – 216 с.

9. Чичинадзе, А. В. Трение, износ и смазка (трибология и триботехника) / А. В. Чичинадзе, Э. М. Берлинер, Э. Д. Браун. – М.: Машиностроение, 2003. – 576 с.

10. Каблов, Е. Н. Материалы нового поколения – основа инноваций, технологического лидерства и национальной безопасности России / Е. Н. Каблов // Интеллект и технологии. – 2016. – № 2 (14). – С. 16–21.

11. Каблов, Е. Н. Без новых материалов нет будущего / Е. Н. Каблов // Металлург. – 2013. – № 12. – С. 4–8.

12. Kopeliovich D. Engine Bearing materials [Electronic resource]. – 2019. – Mode of access: http://www.enginepartsuk.net/sites/default/files/Engine-Bearing-materials.pdf

13. Триботехническое материаловедение и триботехнология / Н. Е. Денисова [и др.]. – Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2006. – 248 с.

14. Тучинский, Л. И. Композиционные материалы, получаемые методом пропитки / Л. И. Тучинский. – М.: Металлургия, 1986. – 208 с.

15. Латыпов, М. Г. Структура и свойства метастабильных псевдосплавов сталь–медь / М. Г. Латыпов, Е. В. Черепахин, А. А. Шацов // Перспективные материалы. – 2008. – № 2. – С. 63–68.

16. Композиционные материалы в технике / Д. М. Карпинос [и др.]. – Киев: Технiка, 1985. – 152 с.

17. Семенов, А. П. Антифрикционные материалы: опыт применения и перспективы / А. П. Семенов // Трение и смазка в машинах и механизмах. – 2007. – № 12. – С. 21–36.

18. Иванов, В. В. Получение и свойства медьсодержащих композиционных материалов электротехнического назначения: дис. ... д-ра техн. наук: 05.16.06 / В. В. Иванов. – Красноярск, 2001. – 363 с.

19. Краснобаев, А. Г. Конструирование структуры композиционных материалов на основе железа с заданными функциональными свойствами: дис. ... канд. техн. наук: 05.02.01 / А. Г. Краснобаев. – Ростов н/Д, 2005. – 198 с.

20. Определение оптимального количества твердой смазки композиционных антифрикционных материалов / Г. Х. Карапетян [и др.] // Порошковая металлургия. – 1988. – № 6. – С. 85–88.

21. Брейтуэйт, Е. Р. Твердые смазочные материалы и антифрикционные покрытия / Е. Р. Брейтуэйт. – М.: Химия, 1967. – 245 с.

22. Анциферов, Н. Н. Конструктивная прочность концентрационно-неоднородных порошковых сталей / Н. Н. Анциферов, А. А. Масленников, В. Н. Шацов. – Пермь: Перм. гос. техн. ун-т, 1996. – 206 с.

23. Шацов, А. А. Оптимизация состава и режима термообработки композиционного материала сталь – медь / А. А. Шацов // Изв. вузов. Цветная металлургия. – 1998. – № 5. – С. 52–56.

24. Особенности текстурирования при холодной прокатке псевдосплавов / Р. В. Минакова [и др.] // Порошковая металлургия. – 2000. – № 1–2. – С. 88–96.

25. Дьячкова, Л. Н. Исследование структуры и свойств инфильтрированного материала на основе железа, подвергнутого термомеханической обработке / Л. Н. Дьячкова // Материалы, технологии, инструменты. – 2007. – Т. 12, № 3. – С. 46–51.

26. Дьячкова, Л. Н. Порошковые материалы на основе железа с повышенными механическими и триботехническими свойствами / Л. Н. Дьячкова. – Минск: Беларус. навука, 2020. – 203 с.

27. Patnaik, Pradyot. Handbook of Inorganic Chemicals / Patnaik Pradyot. – McGraw-Hill Education, 2003. – 1125 p.

28. Дьячкова, Л. Н. Закономерности упрочнения псевдосплавов сталь – медный сплав, получаемых инфильтрацией, при горячей пластической деформации / Л. Н. Дьячкова // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. фіз.-тэхн. навук. – 2022. – Т. 67, № 2. – С. 156–166. https://doi.org/10.29235/1561-8358-2022-67-2-156-166

29. Бернштейн, М. Л. Структура деформированных металлов / М. Л. Бернштейн. – М.: Металлургия, 1977. – 431 с.

30. Дьячкова, Л. Н. Влияние термической обработки на структуру и свойства псевдосплава сталь – медный сплав, получаемого инфильтрацией / Л. Н. Дьячкова // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. фіз.-тэхн. навук. – 2021. – Т. 67, № 1. – С. 27–38. https://doi.org/10.29235/1561-8358-2022-67-1-27-38