Л3.5. Износостойкие материалы

Модуль 3. Основные конструкционные материалы.
Слайд 11.01

Классификация и виды износа.
Слайд 11.02
Износ – результат изнашивания деталей вследствие процессов происходящих на поверхности или в объеме металла.
Различают допустимый и предельный износ. При допустимом износе сохраняется работоспособность детали, при предельном дальнейшая эксплуатация становится невозможной.
Наиболее распространен механический износ
Виды механического износа:
абразивный – результат режущего или царапающего действия свободных или закреплённых твердых частиц.
Виды износа
эрозионный – под действием потоков жидкости или газа, движущихся с большими скоростями.

Виды износа
кавитационный – результат многочисленных микрогидравлических ударов, воспринимаемых поверхностью твёрдого тела, когда вблизи неё схлапываются пузырьки пара в жидкости.
Кроме механического существует еще три вида износа:
Коррозионный – результат химической или электрохимической коррозии
Усталостный – результат действия переменных нагрузок на металл.
Электроэрозионный – результат электрических разрядов

Виды износостойких материалов.
износостойкие стали;
металлические износостойкие покрытия;
металлокерамические твердые сплавы;
инструментальные стали;
антифрикционные материалы.
Виды износостойких материалов, сопротивляющихся абразивному износу

Износостойкие стали.
Слайд 11.04
Увеличение содержания углерода в стали способствует улучшению её износостойкости за счет повышения твердости при закалке и за счет образования карбидов. В зависимости от состава существует четыре группы износостойких сталей:
подшипниковые стали (ШХ-15, ШХ-20СГ, 8Х4В9Ф2-Ш) – для изготовления шариков, роликов, колец подшипников качения и т.д.
графитизированные стали (содержат около 1,5% углерода, а также кремний до 0,7-2%) – для изготовления формообразующих штампов, волочильного инструмента, шаров мельниц.
высокомарганцевые аустенитные стали (110Г13Л – сталь Гаадфильда, 120Г10ФЛ)– ударное абразивное изнашивание, для изготовления звеньев гусеничных машин, зубьев ковшей экскаваторов и т.д.
метастабильные хромомарганцевые аустенитные стали (03Х14АГ12М, 20Х13Н3Г4)– для изготовления лопастей гидротурбин и гидронасосов, и других деталей, работающих в условиях кавитации.
Износостойкие стали

Инструментальные стали
Износостойкие инструментальные стали получают за счет:
1. повышения содержания углерода и последующей закалки; (углеродистые и легированные инструментальные стали У8, У9, У13,
2. повышения содержания износостойких карбидов W, Mo, V. (Быстрорежущие стали Р6М2,

Штамповые стали.
Слайд 11.07
Штамповые стали применяют для изготовления штампов холодного и горячего деформирования, пресс-форм для литья под давлением и т.д.
По назначению подразделяются на:
Стали для штампов холодного деформирования (Х6ВФ, Х12, Х12М). Должны обладать высокой твёрдостью и износостойкостью, высокой прочностью и удовлетворительной вязкостью для работы при ударных нагрузках.
Стали для штампов горячего деформирования (5ХНМ, 4ХМФС, 5Х2СФ). К этому типу сталей предъявляются гораздо более высокие требования:
высокая прочность;
высокая теплостойкость;
высокая прокаливаемость;
высокое сопротивление термической усталости;
вязкость, достаточная для предупреждения поломок при ударном нагружении.

Металлические износостойкие покрытия.
Слайд 11.05
Износостойкие покрытия
Напыление (сплавы Ni-Cr-B-Si). Частицы для напыления можно получить путем пропускания проволоки или порошка через кислородно-ацетиленовое пламя.
Наплавка (карбиды хрома и вольфрама). Нанесение слоя расплавленного материала на защищаемую поверхность. Плавление присадочного материала производится за счет теплоты кислородно-ацетиленового пламени или электрической дугой.
Электрохимическое осаждение (износостойкой хром).
Химическое осаждение (сплавы никеля с фосфором и бором).

Металлокерамические твёрдые сплавы.
Металлокерамические твердые сплавы являются инструментальными материалами, состоящими из карбидов тугоплавких металлов и цементирующего металла – кобальта. Они имеют наиболее высокую твёрдость и сохраняют её при нагреве до высоких температур.
Существует два вида твёрдых сплавов по назначению:
Твёрдые сплавы для режущих инструментов. Применяют для резцов, свёрл, фрез и другого инструмента. Скорость резания твёрдыми сплавами в 5-10 раз выше скорости резания быстрорежущими сталями. Они, в свою очередь, также делятся на три группы:
вольфрамовые, ВК3 (97% WC, 3% Co), ВК6, ВК8;
титанвольфрамовые, Т15К5 (15%TiC, 6% Co, 79% WC)
титан-танталвольфрамовые, TT7K12 (4%TiC, 3% TaC, 12%Co)
Твёрдые сплавы в качестве износостойких материалов. Являются основными материалами, применяемыми при волочении. Также широко применяются в горном деле и строительстве подземных сооружений.