ОЦЕНКА АНТИФРИКЦИОННЫХ СВОЙСТВ НИКОТРИРОВАННОЙ СТАЛИ 25Х3М3НБЦА
В данной работе представлены исследования структуры и свойств никотрированных покрытий на стали 25ХЗМЗНБЦА в связи с ее применением в узлах трения машин.
Комплекс проведенных исследований показал, что никотрированные слои при соответствующем выборе рациональных режимов обладают высокой износостойкостью при трении скольжения и в том числе в различных коррозионных средах (отработанные газы топлива, порохов, расплавы пластмасс) и в условиях взаимодействия ударных нагрузок, обладает значительно малыми коэффициентами трения и боль
шим сопротивлением термической усталости. Поэтому целью работы являлась рационализация режимов никотирования стали 25ХЗМЗНБЦА на основе исследования закономерностей структурообразования покрытий, а также оценка антифрикционных свойств структурно - оптимальной стали.
Для решения задачи по оптимизации никотрирования стал 25ХЗМЗНБЦА был применен метод математического планирования эксперимента. Для достижения требуемых эксплуатационных свойств необходимым и условием является наличие плотного, беспористого «белого» слоя, поэтому параметром оптимизации была выбрана его толщина. В качество независимых переменных определены технологические факторы: температура насыщения, продолжительность насыщения и состав смеси при никотрировании. Изменяя указанные параметры находили комбинации при которых «белый» слой наиболее толстый. Выбрали пять режимов насыщения, которые представлены в таблице1.
Таблица 1. Режимы насыщения стали 25ХЗМЗНБЦА
|
Режим |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Температура, ОС |
580 |
580 |
580 |
580 |
600 |
|
Время, час |
8 |
8 |
8 |
4 |
6 |
|
Соотношение аммиака и эндогаза |
30/70 |
50/50 |
70/30 |
50/50 |
50/50 |
Износостойкость деталей зависит от микротвердости, толщины и фазового состава никотрированных покрытий. Поэтому для выбранных пяти режимов были проведены исследования толщины слоя (методом металлографического анализа), микротвердости (дюрометрическим анализом), и фазового состава (рентгеноструктурным анализом).
Исходя из максимального значения эффективной глубины диффузной зоны малой пористости и высокой микротвердости, определили режим 2 (580 С - 8 ч. - 50/50) и режим 3 (580 С -8 ч. - 70/30) как наиболее рациональные.
Таблица 2. Геометрические хаpaктеристики и микротвердость никотрированных слоев
|
Режим насыщения |
Толщина "белого" слоя",мкм |
Глубина дифф. зон, мкм |
Микротвердость |
||
|
общая |
эффективная |
на поверхности |
в сердцевине |
||
|
1 |
5 |
275 |
110 |
739 |
277 |
|
2 |
до 10 |
300 |
200 |
891 |
332 |
|
3 |
до 12 |
275 |
170 |
795 |
303 |
|
4 |
8 |
300 |
145 |
965 |
306 |
|
5 |
7 - 15 |
300 |
160 |
825 |
295 |
Исследования фазового состава никотрированного слоя показали,что основными фазами, образующимися в процессе совместного насыщения поверхности стали 25ХЗМЗНБЦА азотом и углеродом являются: карбонитридная Fe 3 (СN) и нитридные Fe 3 N, Fe 2 N, Fe 4 N -соединения. Известно, что E фаза Fe 3 N и Fe 2N хрупкая фаза и ее присутствие в никотрированном слое наименее желательно, т. к. слой будет пористый. И, наоборот Fe 4 N - фаза более эластична и ее присутствие благоприятно сказывается на структуре слоя. Исходя из результатов фазового анализа в качестве рационального были выбрана следующие режимы:580 С - 8 ч. - 50/50 и 580 С - 8 ч. - 70/30.
Для оценки триботехнических свойств никотрированных покрытий используют универсальную установку трения , работающую по схеме "кольцо - башмак", при этом и кольцо и "башмак" имели никотрированное покрытие.
Контактная нагрузка к изменялась в диапазоне от 1,0 до 5,0 МПа с интервалом варьирования 0,5 МПа. Скорость скольжения uтр изменялась в диапазоне от 1,0 до 5,0 м/с.
Испытания проводили в условиях смaзoчного "голодания", т. е. в режиме начального смазывания трущихся поверхностей. При соблюдении точности контроля контактных нагрузок σк ± 2 %, точность определения коэффициента трения fтр равна 0,01. Максимальные значения коэффициента трения fтр зафиксировали на уровне 0,4.
Для каждого вида покрытия исследовали по пять образцов, причем каждый из образцов на определенную скорость скольжения (1,0 -2,0 - 3,0 - 4,0 - 5,0 м/с). Давление для каждого из образцов изменились до установившегося значения коэффициента трения соответственно 1,0 - 1,5 - 2,0 - 2,5 - 3,0 - 3,5 - 4,0 - 4,5 - 5,0 МПа.
В таблице 3 представлены результаты испытаний. Полученные по итогам исследования графические зависимости коэффициента трения от значений контактной нагрузки приведены на рисунке.
Таблица 3. Значения параметра fтр для никотрированных покрытий
|
Скорость трения, м/с |
Контактная нагрузка σк, МПа (состав среды 50/50) |
||||||||
|
1,1 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
3,5 |
4,0 |
4,5 |
5,0 |
|
|
1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 |
- |
- |
0,40 |
0,40 0,35 |
0,40 0,30 0,20 |
0,35 0,19 0,08 |
0,40 0,22 0,12 0,03 |
0,040, 30 0,15 0,08 0,02 |
0,03 0,20 0,10 0,05 0,01 |
|
1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 |
Контактная нагрузка σк, МПа (состав среды 70/30) |
||||||||
|
- |
- |
0,40 |
0,40 0,30 |
0,35 0,20 |
0,40 0,24 0,15 |
0,40 0,25 0,18 0,11 |
0,40 0,32 0,18 0,14 0,09 |
0,34 0,25 0,15 0,10 0,08 |
|
Рис 1. Влияние скорости скольжения Vтр и контактной нагрузки σк на коэффициент трения fтр.
Обозначения: о-о - 1 м/с; Δ-Δ - 2 м/с; □-□ - 3 м/с; х-х - 4 м/с; v-v - 5 м/c
Из представленных на рисунке зависимостей видно, что для двух типов покрытий хаpaктер распределения коэффициентов трения в зависимости от контактных нагрузок одинаков, т. е. ярко выраженная нелинейность fтр =F(σк). Для меньших значений скорости скольжения uтр хаpaктер зависимости fтр от σк более сложный
По мере увеличения скорости скольжения происходит спрямление линий fтр для второго типа покрытия. Для этого покрытия отмечали также на поверхности трения частые микросколы покрытия и наличия большого числа адгезионных треков, сопутствующих катастрофическим механизмам изнашивания, с протеканием эффектов микросварки.
Исходя из полученных результатов можно сделать вывод, что покрытие с составом насыщающей среды 50/50 более антифрикционно, чем покрытие с составом насыщающей среды 70/30.
В частности:
• при малых значениях параметра uтр =1 м/с и больших значениях параметра σк =5 МПа и различие в значениях fтр составит
• при больших значениях uтр =5 м/с и малых значениях σк =2 МПа различие в значениях fтр равно
• при больших значениях uтр =5 м/с и больших σк=5 МПа различие составит
Литература
- 1В.М. Власов, Л.М. Нечаев Работоспособность высокопрочных термодиффузионных покрытий в узлах трения машин.Тула.:Приокск.книж.изд-во,1994 .-235с.
Статья в формате PDF
251 KB...
12 06 2026 4:11:30
Статья в формате PDF
92 KB...
10 06 2026 18:38:15
Статья в формате PDF
99 KB...
09 06 2026 9:42:50
Статья в формате PDF
225 KB...
07 06 2026 2:36:52
Статья в формате PDF
99 KB...
06 06 2026 9:53:16
Статья в формате PDF
118 KB...
05 06 2026 14:43:18
Статья в формате PDF
169 KB...
04 06 2026 8:48:46
В статье приведены результаты исследований величин защитных пленок смaзoчно-охлаждающей жидкости (СОЖ) при обработке деталей уплотненным абразивом. При исследовании толщины адсорбционной пленки адсорбцию выражали через молярно – объемные концентрации поверхностно-активных веществ (ПАВ) в растворе абразивной суспензии до и после обработки на экспериментальном стенде камерного типа. Полученные значения величин защитных пленок, необходимы для оценки интенсивности обработки поверхности детали выступами микрорельефа абразивного зерна.
...
03 06 2026 6:22:44
В Арктике масштабы деградации окружающей среды приобретают опасные тенденции, нарушение хрупкой арктической природы может иметь необратимый хаpaктер. Анализ данных официальных источников показал, что к территориям «риска» по загрязнению питьевой воды относятся Ямало-Ненецкий автономный округ и Республика Саха. Высокий уровень загрязнения атмосферного воздуха зарегистрирован в Красноярском крае, а самые высокие показатели загрязнения почвы показаны в Мурманской области.
...
02 06 2026 20:10:23
Статья в формате PDF
3943 KB...
01 06 2026 13:47:44
Уровень жизни и социально-экономические условия жизни – важнейшие хаpaктеристики общества. Статья посвящена анализу дифференциации и динамике этих хаpaктеристик по муниципальным образованиям Саратовской области с использованием метода композиционного индекса.
...
31 05 2026 1:25:11
Статья в формате PDF
119 KB...
30 05 2026 13:39:27
Статья в формате PDF
114 KB...
29 05 2026 20:52:24
Статья в формате PDF
120 KB...
28 05 2026 5:18:18
Дана хаpaктеристика цитологических особенностей нейронов дорсомедиального ядра миндалевидного комплекса мозга (МК) на стадии диэструс. Полученные результаты сравниваются с ранее полученными на стадиях эструс и метэструс. Они показывают, что функциональное состояние нейроэндокринных нейронов этого ядра МК меняется в зависимости от уровней пoлoвых стероидов.
...
27 05 2026 20:39:34
Статья в формате PDF
355 KB...
26 05 2026 21:25:39
Статья в формате PDF
113 KB...
25 05 2026 23:53:42
С целью оценки клинико-лабораторной эффективности плазмафереза в лечении больных с тяжелой дифтерией проведено обследование 28 пациентов с токсической дифтерией ротоглотки 3-й степени. Установлено, что использование плазмафереза в лечении больных дифтерией позволяет ускорить исчезновение симптомов интоксикации, специфического воспаления в ротоглотке, снизить частоту встречаемости осложнений заболевания и изменить их хаpaктер в сторону уменьшения тяжелых форм, а также способствует динамичному восстановлению показателей обмена гликопротеидов, активности изоферментов аминотрaнcфераз.
...
24 05 2026 16:36:13
Статья в формате PDF
133 KB...
23 05 2026 0:41:22
Статья в формате PDF
124 KB...
22 05 2026 4:16:13
Работу вычисляют по формуле: dA=FdS или A=FS. Но эта формула применима только для силы вызывающей изменение кинетической энергии тела. Для других сил (трения, упругой деформации, центростремительных) работу нужно вычислять по формуле: , где - импульс силы.
...
21 05 2026 22:27:12
Приведены данные по концентрациям и соотношениям изтопов стронция и неодима в шошонитовых гранитоидах Алтае-Саянской складчатой области, Большого Кавказа, Британских каледонид, Шотландии, Западного Кунь-Луня, Бразилии. Выделены 4 подтипа гранитоидов, различающихся степенями изотопной обогощённости и деплетированности. По соотношениям 87Sr/86Sr отмечены широкие вариации значений от 0,7022 (мантийные значения) до 0,712958 (компонент обогащённой мантии c контаминацией корового материала). Все подтипы шошонитовых гранитоидов тяготеют к компонентам обогащённой мантии типов EM I и EM II. Это связывается с допущением о вовлечении в субдукционный процесс нижней части континентальной литосферы, или с субдуцированием в мантию терригенных осадков.
...
20 05 2026 11:16:19
Статья в формате PDF
112 KB...
19 05 2026 9:22:31
Статья в формате PDF
84 KB...
18 05 2026 19:43:16
В статье рассматривается взаимодействие тел при различных скоростях и делается вывод о несправедливости постулата о постоянстве скорости света относительно любой системы отсчета. Дается также понятное с точки зрения классической механики объяснение зависимости длины и времени от скорости.
...
17 05 2026 19:10:32
Статья в формате PDF
262 KB...
16 05 2026 11:15:40
Статья в формате PDF
321 KB...
14 05 2026 14:31:55
У плодов человека 10-12 нед обнаружено формирование левых яремных лимфатических стволов. Медиальный ствол спускается к грудному протоку около трахеи и пищевода. Поперечный латеральный ствол выходит из воротного синуса крупного нижнего глубокого латерального шейного лимфатического узла, расположенного на месте медиального отрога яремного лимфатического мешка, проходит позади блуждающего нерва и общей сонной артерии и впадает в начало шейной части грудного протока.
...
13 05 2026 22:32:20
Статья в формате PDF
96 KB...
12 05 2026 6:20:30
Предлагается метод измерения температуры, с целью уменьшения погрешности измерений и увеличения точности бесконтактного измерения. Существенной особенностью предлагаемого метода является возможность использования двухступенчатого подхода с предварительной или дополнительной регистрацией состояния системы и теплового излучения для уточнения измерения температуры.
...
11 05 2026 7:47:25
Статья в формате PDF
111 KB...
09 05 2026 23:56:28
Статья в формате PDF
238 KB...
08 05 2026 2:43:23
Статья в формате PDF
131 KB...
07 05 2026 6:25:12
Статья в формате PDF
128 KB...
06 05 2026 22:27:48
Статья в формате PDF
529 KB...
05 05 2026 0:49:18
Статья в формате PDF
111 KB...
04 05 2026 11:17:52
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::
