Износостойкость модифицированных азотом высоколегированных сталей в условиях трения без смазочного материала

Для слоистого материала «высокопрочное покрытие — основа» с различающимися значениями толщины упрочнённого слоя проведено конечно-элементное моделирование напряжённо-деформированного состояния, формирующегося при трении. Показано, что с уменьшением толщины покрытия регистрируется существенное возрастание уровня сдвиговых напряжений, действующих в основе при трении. Изучены закономерности изнашивания в условиях сухого трения модифицированных ионами азота высокохромистых сталей 12Х18Н10Т и 40Х13, различающихся твёрдостью основы и толщиной азотированного слоя. Сделано заключение, что аномально высокая интенсивность изнашивания тонкого азотированного слоя в стали 12Х18Н10Т связана с накоплением сдвиговых деформаций в пластичной аустенитной основе при трении, а также с высоким градиентом значений твёрдости по глубине упрочнённого слоя в стали и фазовым → превращением в основе при фрикционном взаимодействии. Исследовано влияние твёрдости основы на износостойкость азотированной стали 40Х13. Установлено, что увеличение твёрдости основы стали 40Х13 приводит к снижению интенсивности изнашивания тонких азотированных слоёв на поздних стадиях триботехнических испытаний, что связано с замедлением процессов накопления сдвиговых деформаций в твёрдой основе стали при трении.

1. Алехин В.П. Физика прочности и пластичности поверхностных слоев материалов. — М.: Наука. — 1983

2. Бакли Д. Поверхностные явления при адгезии и фрикционном взаимодействии. — М.: Машино-строение. — 1986

3. Марченко Е.А. О природе разрушения металлов при трении. — М.: Наука. — 1979

4. Суслов А.Г. Инженерия поверхности дета-лей. — М.: Машиностроение. — 2008

5. Витязь П.А., Жорник В.И. Методы инженерии поверхности и нанотехнологии для повышения ресурса изнашиваемых поверхностей // Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя фізіка-тэхнічных навук. — 2017, № 3, 30—46

6. Махутов Н.А. Конструкционная прочность, ре-сурс и техногенная безопасность: В 2 ч. — Ново-сибирск: Наука. — 2005. — Ч. 1: Критерии проч-ности и ресурса; Ч. 2: Обоснование ресурса и безопасности

7. Будилов В.В., Мухин В.С., Шехтман С.Р. Нанотехнологии обработки поверхности деталей на основе вакуумных ионноплазменных мето-дов. Физические основы и технические реше-ния. — М.: Наука. — 2008

8. Кукареко В.А., Можаровский В.В., Кушне-ров А.В., Марьин С.А. Закономерности изна-шивания упрочненной ионами азота аустенит-ной стали 12Х18Н10Т // Проблемы физики, ма-тематики и техники. — 2020, № 4(45), 37—43

9. Марков Д.П., Келли Д. Адгезионно–иницииру-емые типы катастрофического изнашивания // Трение и износ. — 2002 (23), № 5, 483—493

10. Джонсон К. Механика контактного взаимодей-ствия: пер. с англ. — М.: Мир. — 1989

11. Можаровский В.В., Рогачева Н.А. Исследова-ние напряженного состояния волокнистого ком-позиционного материала с однородным покры-тием при контакте с цилиндрическим инденто-ром // Материалы, технологии, инструменты. — 2000 (5), № 2, 5—10

12. Можаровский В.В., Кукареко В.А., Ма-рьин С.А., Кушнеров А.В. Численный расчет и анализ напряженного состояния в слоистом теле при трении с учетом изменения модулей упруго-сти покрытия и основания // Проблемы физики, математики и техники. — 2024, № 1(58), 22—28

13. Белый А.В. Высокоинтенсивная низкоэнергети-ческая имплантация ионов азота // Физическая мезомеханика, — 2002 (5), № 1, 95

14. Кушнеров А.В., Кукареко В.А., Белый А.В. За-кономерности адгезионного изнашивания упрочненной ионами азота хромистой стали аустенитного класса // Современные методы и технологии создания и обработки материалов: сб. научных трудов / ред. кол.: В.Г. Залесский (гл. ред.) [и др.]. — кн. 1. Материаловедение. — Минск: ФТИ НАН Беларуси. — 2022, 153—162

15. Бокштейн Б.С., Ярославцев А.Б. Диффузия атомов и ионов в твердых телах. — М.: МИСИС. — 2005