ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ, КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКОЙ ТЕКСТУРЫ, МИКРОТОПОГРАФИИ ПОВЕРХНОСТИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПОКРЫТИЙ, НАНЕСЕННЫХ ГИБКИМ ИНСТРУМЕНТОМ, И НЕКОТОРЫЕ ОБЛАСТИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ ЧАСТЬ 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПОКРЫТИЙ, НАНЕСЕННЫХ ГИБКИМ ИНСТРУМЕНТОМ, НА НЕКОТОРЫЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ И ОБЛАСТИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ

Для наноструктурирования поверхности использован один из простых методов модифицирования поверхности с одновременным нанесением покрытий – фрикционное  плакирование (ФП). При ФП интенсивная пластическая деформация осуществляется  вращающейся проволочной щеткой (ВПЩ), ворсинки которой оказывают на  обрабатываемую поверхность ударно-фрикционное воздействие и одновременно наносят  покрытие. Проведено исследование износостойкости стальных образцов (диаметром 45 мм,  шириной 10 мм) из стали марки 45, подвергнутых нормализации. Медьсодержащие покрытия наносили на круглошлифовальном станке. Испытания образцов,  обработанных по различным режимам, проводили на машине трения СМЦ-2 по схеме «диск  по диску». Установлено, что образцы с медным (М1) и латунным (Л63) покрытиями имели, в  зависимости от режима обработки, износостойкость выше эталонных в 2–10 раз.  Наибольшую износостойкость показали образцы с латунным покрытием толщиной 10–15  мкм, нанесенным за 6 проходов с натягом (подача ВПЩ на обрабатываемое изделие) 2 мм  при скорости скольжения 25 м/c. Для изучения влияния режимов процесса ФП на усталостную прочность проведены испытания гладких образцов (4 серии – 60 шт.) из  стали марки 20ХН в соответствии с ГОСТ 25502-82 «Методы испытаний на усталость».  Анализ результатов показал, что наиболее эффективным является поверхностное  пластическое деформирование с нанесением латунного покрытия. Коэффициент повышения  предела выносливости составлял Kυ = 1,41. Выявлено, что получение покрытий методом ФП не влияет на механические свойства стали (σв, σт, δ10). Нанесение медного покрытия на  штоки и плунжеры гидравлики позволило увеличить срок их службы в 1,4– 3,0 раза, на зубья колес волновых передач торцевого исполнения – в 6 раз.

1. Valiev R.Z., Aleksandrov I.V. Nanostrukturnye materialy, poluchennye intensivnoi plasticheskoi deformatsiei [Nanostructured materials obtained by severe plastic deformation.]. Moscow: Logos, 2000.

2. Ivanisenko Yu., Winderlich R.K., Valiev R.Z., Fecht H.-J. Annealing behaviour of nanostructured carbon steel produced by severe plastic deformation. Scr. Mater. 2003. Vol. 49. R. 947-952.

3. Zhou L., Liu G., Han Z., Lu K. Grain size effect on wear resistance of a nanostructured AISI52100 steel. Scr. Mater. 2008. Vol. 58. P. 445-448.

4. Stolyarov V.V. Ob”emnoe i poverkhnostnoe nanostrukturirovanie titanovykh splavov [Surface and surface nanostructuring of titanium alloys]. Fiziko-khimicheskie aspekty izucheniya klasterov, nanostruktur i nanomaterialov. 2014. No. 6. R. 379-389.

5. Birringer R., Gleiter N. Nanocrystalline materials. In: Encyclopedia of materials science and engineering. Ed. R.W. Cahn. Oxford: Pergamon Press, 1998. Vol. l (Suppl.). P. 339-349.

6. Baranov Yu.V. Influence of surface layer conditions on metals plasticity and strength. In: Dependability and quality management: Proc. of 10th Intern. conf. ICDQM-2007 (Belgrade, Serbia, 13-14 June 2007). 2007. P. 55-59.

7. Makarov A.V., Pozdeeva N.A., Malygina I.Yu. Povyshenie mikrotverdosti i teplostoikosti nizkouglerodistykh splavov zheleza pri nanostrukturirovanii poverkhnosti friktsionnoi obrabotkoi [Increasing the micro-hardness and heat resistance of low carbon iron alloys when nanostructuring of surface by friction processing]. Deformatsiya i razrushenie materialov. 2010. No. 5. R. 32-35.

8. Makarov A.V., Savrai R.A., Gorkunov E.S., Yurovskikh A.S., Malygina I.Yu., Davydova N.A. Structure, mechanical characteristics, and deformation and fractures of quenched structural steel under static and cyclic loading after combined strain- heat nanostructuring treatment. Phys. Mesomech. 2015. Vol. 18. No. 1. P. 43-57.

9. Kuznetsov V.P., Makarov A.V., Psakhie S.G., Savrai R.A., Malygina I.Yu., Davydova N.A. Tribological aspects in nanostructuring burnishing of structural steels. Phys. Mesomech. 2014. Vol. 17. No. 4. R. 250-264.

10. Makarov A.V., Pozdeeva N.A., Savrai R.A., Yurovskikh A.S., Malygina I.Yu. Improvement of wear resistance of hardened structural steel by nanostructuring frictional treatment. J. Frict. Wear. 2012. Vol. 33. No. 6. R. 433-442.

11. Makarov A.V., Savrai R.A., Pozdejeva N.A., Smirnov S.V., Vichuzhanin D.I., Malygina I., Korshunov L.G. Effect of hardening friction treatment with hard-alloy indenter on microstructure, mechanical properties, and deformation and fracture features of constructional steel under static and cyclic tension. Surf. Coat. Technol. 2010. Vol. 205. No. 3. P. 841-852.

12. Wang Z.B., Tao N.R., Li S., Wang W., Liu G., Lu J., Lu K. Effect of surface nanocrystallization on friction and wear properties in low carbon steel. Mater. Sci. Eng. A. 2003. Vol. 352. No. 1-2. R. 144-149.

13. Lu K., Lu J. Nanostructured surface layer on metallic materials induced by surface mechanical attrition treatment. Mater. Sci. Eng. A. 2004. Vol. 375-377. R. 38-45.

14. Ba D.M., Ma S.N., Meng F.J., Li C.Q. Friction and wear behaviors of nanocrystalline surface layer of chrome-silicon alloy steel. Surf. Coat. Technol. 2007. Vol. 202. R. 254- 260.

15. Xu Y.H., Peng J.H., Fang L. Nano-crystallization of steel wire and its wear behavior. Mater. Sci. Eng. A. 2008. Vol. 483-484. R. 688-691.

16. Golubchik E., Polyakova M., Gulin A. Adaptive approach to quality management in combined methods of material processing. Appl. Mech. Mater. 2014. Vol. 656. R. 497-506.

17. Belevskii L.S., Belevskaya I.V., Efimova Yu.Yu. Friktsionnaya nanostrukturiruyushchaya obrabotka metallicheskikh poverkhnostei i nanesenie funktsional’nykh pokrytii gibkim instrumentom [Friction nanostructuring treatment of metallik surfaces and deposition of functional coatings using a elexible tool]. Poroshkovaya metallurgiya i funktsional’nye pokrytiya. 2014. No. 1. R. 70-76.

18. Belevskii L.S. Povyshenie nadezhnosti mashin i materialov naneseniem pokrytii mekhanicheskim sposobom [Increasing the reliability of the machines and materials by applying coatings mechanical method]. Mashinovedenie. 1989. No. 3. R. 39-41.

19. Belevskii L.S., Antsupov V.P., Dosmanov V.A. Povyshenie iznosostoikosti naneseniem med’soderzhashchikh pokrytii provolochnymi shchetkami [Increasing wear resistance by applying of copper-containing coatings by wire brushes]. Trenie i iznos. 1989. Vol. 10. No. 1. R. 119-123.

20. Antsupov V.P., Belevskii L.S., Dosmanov V.A. Umen’shenie iznashivaemosti zakalennykh detalei metallizatsiei poverkhnosti provolochnymi shchetkami [The reduction of wear of hardened parts by metallization of surface by wire brushes]. Trenie i iznos. 1991. Vol. 12. No. 2. R. 365-368

21. Kostikov V.I., Agureev L.E., Eremeeva Zh.V. Razrabotka uprochnennykh nanochastitsami alyumokompozitov dlya raketno-kosmicheskoi tekhniki [Development of aluminium composites strengthened by nanoparticles for rocket and space technology]. Poroshkovaya metallurgiya i funktsional’nye pokrytiya. 2014. No. 1. R. 35-38.

22. Popov V.A., Zaitsev V.A., Belevskiy L.S., Tulupov S.A., Matveyev D.V., Khodos I.I., Kovalchuk M.N. Investigations into the structure of nanocomposite materials and coatings on their basis applied by friction cladding. Inorg. Mater. Appl. Res. 2011. Vol. 2. No. 1. R. 57-64.