Повышенной износостойкости

Быстрорежущие стали содержат 8,5—19 % W, 3,8—4,4 % Сг, 2—10 % Со и V. Для изготовления режущих инструментов используют стали Р9, Р12, Р18, Р6МЗ, Р6М5, Р9Ф5, Р14Ф4, Р18Ф2, Р9К5, Р9К.Ю, Р10К.5Ф2, РЮК5Ф5. Режущий инструмент из быстрорежущей стали после термической обработки (HRC 62—65) имеет красностойкость 600—630 °С и обладает повышенной износостойкостью, может работать со скоростями резания до 80 м/мин.

Твердые сплавы группы ВК. используют для обработки детален из хрупких металлов, пластмасс, неметаллических материалов, а сплавы группы ТВК — для обработки деталей из пластических и вязких металлов и сплавов. Мелкозернистые твердые сплавы (ВК6М и др.) применяют для обработки деталей из труднообрабатываемых коррозионно-стойких и жаропрочных сталей и сплавов, твердых чугунов, бронз, закаленных сталей, сплавов легких металлов, сплавов титана, фарфора, керамики, стекла, ферритов. Трех-карбидные сплавы ТТК отличаются от сплавов групп ВК, ТВК повышенной износостойкостью, прочностью и вязкостью, их применяют для обработки труднообрабатываемых сталей яустснитного класса.

В улучшенной конструкции е золотник установлен в промежуточной втулке 3, выполненной из качественного материала с повышенной износостойкостью. В наиболее правильной конструкции УК золотник установлен в отдельном корпусе 4, соединяемом со станиной по привалочной поверхности.

Назначение — сверла, развертки, метчики, плашки, гребенки, фрезы, машинные штампели, клейма для холодных работ. Ответственные детали, материал которых должен обладать повышенной износостойкостью, усталостной прочностью при изгибе, кручении, контактном нагружении, а также упругими свойствами.

При ионной имплантации в высокопрочные материалы (керамики, твердые и дисперсионно-твердеющие сплавы, ионно-плазменные покрытия) большое значение приобретают остаточные напряжения в поверхностных слоях. Имплантированный атом раздвигает соседние атомы, появившиеся радиационные дефекты также способствуют образованию сжимающих напряжений [80]. Остаточные сжимающие напряжения эффективно предохраняют поверхность от разрушения растягивающими напряжениями, возникающими при трении в задней области пятен фактического контакта и сопоставимыми по уровню с прочностными характеристиками материалов. Экспериментальные исследования показывают, что поля упругих напряжений, связанных с ионно-лучевой обработкой, простираются на расстояния, многократно превышающие глубину пробега внедряемых ионов, и являются одной из причин так называемого эффекта дальнодействия [78]. Это означает, что глубина слоя с повышенной износостойкостью во многих случаях значительно превышает толщину легированного слоя.

Сведения об упрочнении режущих инструментов с помощью высокоэнергетических ионных пучков содержатся в ряде зарубежных изданий, в частности в [79], где значительный эффект (увеличение износостойкости до 10 раз и более) достигается чаще всего при резании легкообрабатываемых материалов, таких, как пластмассы, ацетатная целлюлоза, синтетический каучук и т.п. Однако, как правило, отсутствует объяснение механизмов, ответственных за повышение износостойкости. Из зафиксированных эффектов можно отметить повышение микротвердости твердых сплавов в результате ИЛО. В нашей стране также известны многочисленные факты существенного улучшения эксплуатационных свойств твердосплавных режущих инструментов вследствие ионно-лучевого модифицирования [80, 83, 104, 112-114]. Ионы азота чаще всего используются для повышения износостойкости твердосплавного инструмента. Так, в работе [83] указывается на значительное повышение износостойкости инструментов из сплава ВК6 после имплантации ионов N+. Для объяснения полученных результатов авторы высказывают предположение, что основной эффект ионной имплантации проявляется в связующей фазе, которая, обладая повышенной износостойкостью, термозит процесс выкрашивания карбидных зерен. Вместе с тем присутствие ионов азота блокирует процесс диффузии кобальта в обрабатываемый материал.

Легирование золота медью призводится в основном для декоративной отделки, но эти покрытия такж« отличаются повышенной износостойкостью и удлиняют срок службы изделий 1табл. 26)

фектбв и благоприятный рельеф поверхностного слоя с повышенной износостойкостью.

повышению его механической прочности, тепло- и кислостойкости, а радиационная вулканизация каучуков, заменяющая обычную серную вулканизацию, определяет получение резин с повышенной износостойкостью, с большей сопротивляемостью различным видам старения и с соответственно большей стойкостью по отношению к действию масел, химически агрессивных сред и высоких температур. Так, подвергнутая облучению полиэтиленовая изоляция электрокабелей приобретает высокую механическую и электрическую прочность: срок службы ее при температуре 150—200° С возрастает со 100 до 5000 час. Посредством облучения древесины, пропитанной полимером, способным дополнительно полимеризоваться, возможно получение высококачественного строительного материала, сочетающего достоинства дерева и пластмассы.

Чугуны марганцевомедистые (плавка № 182), хромомедистоти-тановые (плавка № 186) и легированные медью и фосфором1 (плавка № 197) характеризуются несколько повышенной износостойкостью, но низким сопротивлением ударным нагруз'каМ. Легирование фосфористых чугунов медью не устраняет охруп'чивающегб влияния фосфора на белые чугуны.-; "'-.;.;•,

На рис. 4 (см. вклейку) представлены микрофотографии изломов образцов, спеченных при различных температур ах. Температуре спекания 670° С соответствует материал в стеклообразном состоянии с закрытыми порами (рис. 4, а), в котором отмечено появление мелких единичных кристаллов (по-видимому, низкотемпературной формы метабората цинка). Однако рентгенографически кристаллических фаз в материале не обнаружено (рис. 3, а). В процессе спекания при 670° С мелкие поры мигрируют в более крупные, пористость снижается и наблюдается усадка. Спекание при температуре 685° С приводит к кристаллизации а-метабората цинка, но стеклофаза по-прежнему преобладает (рис. 4, б). При температуре 710° С материал формируется в плотное мелкокристаллическое тело с однородной микроструктурой (рис. 2, б). Кристаллическая фаза здесь в основном представлена кристаллами неправильной вытянутой формы размером 7—15 мкм. Материал, полученный при данной температуре, обладает высокой механической прочностью ((Тизг = 750—800 кГ/см2) и повышенной износостойкостью. Присутствие в материале а-метабората цинка в качестве основной кристаллической фазы обеспечивает необходимый коэффициент термического расширения, примерно равный коэффициенту расширения алмаза а2о-5оо° с = 29,3 • 10~7 град~1 [3].

Трущиеся и подверженные износу части целесообразно выполнять в виде отдельных легкосменяемых деталей. Для изготовления деталей в этом случае можно применять материалы со специальными свойствами, какими не обладает основной материал детали, ~ _ 1 Ошибочна установка клапана двигателя внутреннего сгорания непосредственно в чугунной головке (рис. 436, а). Целесообразно установить клапан в направляющей втулке, выполненной из материала повышенной износостойкости и .ввести съемное седло из материала высокой жаропрочности (рис. 436, б). «'

Назначение — после улучшения — коленчатые валы, шатуны, зубчатые венцы, маховики, зубчатые колеса, болты, оси и другие детали; после поверхностного упрочнения с нагревом ТВЧ — детали средних размеров, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости и повышенной износостойкости при малой деформации (длинные валы, ходовые валики, зубчатые колеса),

Назначение — валы, полуоси, цапфы, рычаги сцепления, вилки, фланцы, коленчатые валы, шатуны, болты, кольца, кожухи, шестерни и другие детали, применяемые в различных отраслях машиностроения, к которым предъявляются требования повышенной износостойкости.

Назначение—в улучшенном состоянии — шлицевые валы, штоки, установочные винты, траверсы, валы экскаваторов и другие детали, работающие при температуре до 400 "С; после закалки и низкого отпуска — червячные валы и другие детали повышенной износостойкости.

Назначение — пружины, рессоры, упорные шайбы, тормозные ленты, фрикционные диски, шестерни, фланцы, корпусы подшипников, зажимные и подающие цанги и другие детали, к которым предъявляются требования повышенной износостойкости, и детали, работающие без ударных нагрузок.

Назначение — зубчатые колеса, звездочки, оси, валы, муфты и другие ответственные детали, к которым предъявляются требования повышенной износостойкости.

Хорошие литейные свойства. Сложное фасонное литье, арматура, работающая в морской воде, детали повышенной износостойкости

Удовлетворительно деформируются и обрабатываются резанием, свариваются контактной и аргоно-дуговой сваркой. Сплавы повышенной износостойкости, прочности.

Закаливается на воздухе, не сваривается. Детали повышенной износостойкости. До 500° С

Жаропрочная сталь, тяжело обрабатывается, не сваривается. Детали насосов, арматуры повышенной износостойкости

Для работы со средними скоростями (30—45 м/мин) и полуобдирочными подачами, когда резание сопровождается значительным выделением тепла, проф. Г. И. Грановский рекомендует применять резцы из сталей Р18 и Р18М. Для работы на высоких скоростях эти стали, хотя они и имеют повышенное содержание карбидов вольфрама, не могут быть рекомендованы, так как из-за низкой теплопроводности они быстрее, при меньших скоростях, чем стали с невысоким содержанием вольфрама, достигают порога красностойкости. Вместе с тем, при малых и средних скоростях указанные стали показывают лучшие результаты, чем стали Р9 и Р6, вследствие повышенной износостойкости. Не подходят для обработки резанием на высоких скоростях и ванадиевые стали, поскольку ванадий снижает теплопроводность и усиливает склонность стали к перегреву. Для высоких скоростей наиболее подходящими оказываются стали маловольфра-мистые (Р6, Р9, Р12), особенно с содержанием кобальта и молибдена (Р9КЮ, Р6МЗ), отличающиеся высокой теплопроводностью.