износостойкие материалы определение износостойкости классификация область применения

2.Свойства и применение износостойких материалов

В зависимости от механических и фрикционных свойств износостойкие материалы подразделяют натри группы
:

1.Материалы с высокой твёрдостью поверхности.

2.Фрикционные материалы, имеющие высокий коэффициент трения скольжения.

3. Антифрикционные материалы, имеющие низкий коэффициент трения скольжения.

2.1 Материалы с высокой твёрдостью поверхности.

2.1.1 Материалы, устойчивые к абразивному изнашиванию.

Наибольшей износостойкостью обладают материалы, структура которых состоит из твёрдой карбидной фазы и удерживающей их высокопрочной матрицей.

А)Карбидные сплавы применяют при наиболее тяжёлых условиях работы в виде литых и наплавочных материалов. Они представляют собой сплавы с высоким содержания углерода (до 4%) и карбидообразующими элементами ( Cr, W, Ti ).

Б)Структуру матричной фазы регулируют введением марганца или никеля. Она может быть мартенситной, аустенито-мартенситной, аустенитной.

В)Для деталей работающих без ударных нагрузок, применяют сплавы с мартенситной структурой. 25Х38, 30Х23Г2С2Т.

Г) Детали, работающие при значительных ударных нагрузках – зубья ковшей экскаваторов, пики отбойных молотков и др., изготовляют из сплавов с повышенным содержанием марганца с аустенитно-мартенситной или аустенитной матрицей. 37Х7Г7С, 110Г13, 30Г34.

Д)Для деталей машин, работающих при средних условиях изнашивания, применяют спеченные твёрдые сплавы, структура которых состоит из специальных карбидов ( WC, TiC, TaC ), связанных кобальтом. А также высокоуглеродистые стали (структура мартенсит + карбиды) – Х12, Х12М, Р18, Р6М5 и другие инструментальные стали.

Е)Низко- и среднеуглеродистые стали с различными видами поверхностного упрочнения и чугуны применяют для более лёгких условий изнашивания. Ж)Для деталей, работающих в условиях граничной смазки – гильзы цилиндров, коленчатые валы, поршневые кольца и пр., где абразивное изнашивание сопутствует другим видам изнашивания, например, окислительному.

2.1.2 Материалы, устойчивые к усталостному виду изнашивания.

Это материалы предназначены для таких изделий массового производства, как подшипники качения и зубчатые колёса. Высокая контактная выносливость может быть обеспечена лишь при высокой твёрдости поверхности.

Подшипниковая сталь.

Подшипники качения работают при низких динамических нагрузках, что позволяет изготовлять их из сравнительно хрупких высокоуглеродистых сталей. ШХ4, ШХ15, ШХ15ГС, ШХ20ГС. Прокаливаемость стали увеличивается по мере увеличения хрома в стали.Сталь поставляют после сфероидизирующего отжига со структурой мелкозернистого перлита 179 – 217НВ и повышенными требованиями: строго регламентированы карбидная неоднородность и загрязнённость неметаллическими включениями.

Сталь ШХ4 для роликовых подшипников железнодорожного транспорта, после закалки с индукционным нагревом с глубиной прокаливаемости до 2 – 3 мм и вязкой сердцевиной.

Сталь 12ХН3А, 12Х2Н4А для крупно габаритных роликовых подшипников (диаметром до 2м), подвергают цементации на большую глубину (3 – 6мм).

Сталь 95Х18 для подшипников, работающих в агрессивных средах.

Стали для зубчатых колёс.

Основное требование – контактная выносливость, кроме этого сопротивление усталости при изгибе, износостойкость профилей и торцов зубьев, устойчивость к схватыванию. Выбор стали и метода упрочнения зависит от условий работы зубчатой передачи, требований технологии и имеющегося оборудования.

Для зубчатых колёс, работающих при высоких контактных нагрузках, применяют цементуемые (нитроцементуемые) легированные стали. При постоянной твёрдости поверхности контактная выносливость растёт с увеличением толщины упрочнённого слоя и твёрдости сердцевины. Толщина цементованного слоя принимается равной (0,20 – 0,26) m (m – модуль колеса), но не более 2мм. Твёрдость поверхности составляет 58 – 63НRС, сердцевины 30 – 42НRС.

Для сильно нагруженных зубчатых колёс (в редукторах вертолётов, судов, самолётов) диаметром 150 – 600мм и более применяют 20ХН3А, 12Х2Н4А, 18Х2Н4МА и др.

Для мелких и средних колёс приборов, сельскохозяйственных машин применяют 15Х, 15ХФ, 20ХР и др. Цементация и ТО.

Для авто- и тракторостроения (массовое производство) применяют экономно – легированные стали 18ХГТ, 30ХГТ, 20ХНМ, 20ХГР и др. после нитроцементации. А также сложнолегированные стали 12Х2Н4А, 18Х2Н4МА, 20Х3МФА после ионной нитроцементации, которая обеспечивает в 2 – 3 раза более высокую контактную выносливость, чем газовая ХТО.

Для средненагруженных зубчатых колёс сложной конфигурации, шлифование которых затруднено применяют 38Х2МЮА, 40Х, 40ХФА и др. после азотирования. Надо помнить, что азотирование обеспечивает высокую твёрдость, но из-за небольшой толщины упрочнённого слоя возможны подслойные разрушения.

Для деталей малых и средних размеров после поверхностной или объёмной индукционной закалке с последующим низким отпуском используют стали 40, 45, 50Г, 40Х, 40ХН или дешёвую 58(55ПП) пониженной прокаливаемости. По нагрузочной способности они уступают цементуемым сталям.

Допускают для зубчатых колёс, работающие при невысоких нагрузках, изготовлять из стали 40, 45, 40Х, 40ХН и др. после нормализации и улучшения.

Для волновых передач и небольших зубчатых колёс, работающие при малых нагрузках и скоростях, применяют неметаллические материалы: текстолит, древеснослоистые пластики, полиамиды-капрон, нейлон. Используют – привод спидометров и распредвалов автомобилей, текстильных и пищевых машин. Достоинство – отсутствие вибрации и шума, высокая химическая стойкость.

2.1.3 Материалы, устойчивые к изнашиванию в условиях больших давлений и ударных нагрузках.

Трение с высокими давлениями и ударным нагружением характерно для работы траков гусеничных машин, крестовин железнодорожных рельсов, ковшей экскаваторов

и других деталей. Их изготовляют из высокомарганцовистых аустенитной стали 110Г13Л. Сталь плохо обрабатывается резанием, поэтому детали получают литьём (буква Л в марке стали) или ковкой. Высокая
износостойкость этой стали обусловлена способностью аустенита к сильному деформационному упрочнению (наклёпу).
ТО – закалка в воде от Т = 1100оС. Получение однородной аустенитной структуры. В условиях ударного воздействия твёрдость на поверхности возрастает до 600НВ и сталь становится износостойкой. Но к абразивному изнашиванию сталь не износостойкая.

Изнашивание, связанное с ударным нагружением поверхности, наблюдается также при кавитации

, которое возникает при работе гребных винтов, лопастей гидротурбин, цилиндров гидронасосов.

Кавитационное изнашивание

создают струи жидкости в момент захлопывания пузырьков газа или воздуха (микроудары).

В качестве кавитационно-стойких сталей применяют 08Х18Н10Т, 30Х10Г10 и др. При ударном воздействии аустенит этих сталей испытывает наклёп и частичное мартенситное превращение, на развитие которых расходуется энергия удара. Упрочнение поверхности стали в условиях эксплуатации затрудняет образования трещин усталости.

Источник

Неметаллические бескислородные соединения

Карбид кремния SiC

Карбид кремния SiC (или карбокорунд) представляет собой соедиения кремния с углеродом. Кроме модификации с гексагональной кристаллической решёткой (альфа — SiC) имеется модификация с кубической структурой типа алмаза (бета — SiC). Карбид кремния отличается высокой твердостью, теплопроводностью, огнеупорностью, специфическими электрическими и полупроводниковыми свойствами. Карбид кремния химически стоек (на него действует только смесь азотной и плавиковой кислот, а также фосфорная кислота при температуре +230 оС).

Из карбида кремния изготовляют изделия методами керамической или порошковой технологии. Беспористые поликристаллические материалы, получаемые горячим прессованием или реакционным спеканием, отличаются от пористых более высокими механическими свойствами, тепло- и электропроводностью, химической стойкостью. Беспористые материалы на основе карбида кремния применяют в качестве специальных огнеупоров, высокотемпературных нагревателей, торцевых уплотнений, для изготовления деталей, подвергающихся интенсивному коррозионному и абразивному воздействию. Карбид кремния является составной частью силицированного графита, выпускаемого в соответствии с ТУ 48-01-77-71.

Модификация карбида кремния	Плотность, т/м3	Tдиссоциации, oC	E x 10-5, МПа
Гексагональная	3,214	2780	4,08
Кубическая	3,166	2830	4,013-4,324

Износостойкая сталь

К износостойким сталям относятся сплавы, предназначенные для использования в экстремальных условиях. Благодаря особому химическому составу, они выдерживают серьезный абразивный износ, исключительные механические и сжимающие нагрузки, воздействие скольжения, трения. На рынке высокопрочных сталей представлено множество производителей и видов проката, разобраться в которых бывает сложно даже профессионалам. Из данной статьи вы узнаете, как правильно выбрать износостойкую сталь, и почему в разных отраслях промышленности просто необходимо использование качественных износостойких сплавов.

Тесты для определения класса ламината

Классификация на основании разнообразных тестов по EN 13329 для многослойных покрытий для пола:

Основной — Табер-тест: к поверхности прикладывается абразивный круг, износостойкость определяет количество оборотов до полного истирания защитного слоя.
Продолжительные механические нагрузки.
Ударные нагрузки.
Температурное воздействие (горящая сигарета, уголь).
Расслаивание.
Сохранение цвета и целостности структуры под УФ-лучами.
Скольжение.
Химустойчивость (к бытовым моющим средствам).
Гигроскопичность (впитывание влаги, деформация).
Формальдегидные выделения.

Приглашаем вас в салоны «ПоловЪ» в Москве и Одинцово: посмотреть образцы напольных покрытий, задать сопутствующие вопросы по эксплуатации и укладке менеджерам, заказать недорогую доставку и монтаж в удобное для вас время!

Характеристики износостойких сталей

Главное свойство износостойких сталей – повышенная твердость, которая обеспечивается присутствием в составе марганца и других легирующих элементов. Причем чем сильнее нагрузка на элемент, тем более износостойкой и твердой становится деталь, а разрушения поверхности и внутренней структуры не происходит. При высоких показателях прочности материал остается пластичным, не крошится, поддается сварке. При выборе высокопрочного сплава важно учитывать условия и интенсивность эксплуатации детали или узла. У проката, прошедшего закалку, повышается устойчивость ко всем разновидностям износа.

Характеристики износостойких сталей

Виды и марки износостойких сталей

При изучении классификации и выборе износостойких сплавов необходимо учесть, что ряд марок отечественных производителей обозначают индексами, а в зарубежных маркировках нет информации по химическому составу.

Шарикоподшипниковые сплавы ГОСТ 801-78 (ШХ20, ШХ15)

– относятся к виду инструментальных сталей и обладают высокой прочностью и износостойкостью, твердостью и необходимым уровнем вязкости.

Высокомарганцовистые марки (Г13Л, 110Г13Л)

– в состав кроме марганца входят также железо, углерод, хром. Обладают самой высокой износостойкостью, которая сочетается с низкой твердостью и высокой прочностью. Согласно отечественной стандартизации, сплавы соответствуют ГОСТ 977-88.

Как можно убедиться, высокое качество и надежность высокопрочных сталей делают их использование обоснованным во многих отраслях промышленности и машиностроения. Эти сплавы прочно завоевали позиции на рынке металлопроката и пользуются большой популярностью.

Источник

Классификация износостойких материалов

Раздел I

«ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ»

Лекция № 1

Тема: «ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОДБОРА МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ КОНТАКТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В ПОДВИЖНЫХ СОПРЯЖЕНИЯХ»

Введение

Характеристика износа

Виды изнашивания

Совместимость трущейся пары

Классификация износостойких материалов

Проблема контактного взаимодействия твердых тел в современной технике имеет очень важное значение. В первую очередь это связано с долговечностью и надежностью машин, которые, как показала практика, в основном определяются выходом из строя подвижных сопряжений, меняющих свои размеры под воздействием сил трения. Это приводит к потере точности, к вибрации, уменьшению герметичности сочленений, понижению КПД машин, а также к отказам в их работе по причинам задиров и заедания подвижных сопряжений.

Более 80% мирового парка машин выходит из строя в результате износа узлов трения, а интенсивность изнашивания находиться в прямой зависимости от материалов, скоростей нагрузки, мощностей и режимов эксплуатации подвижных сопряжений.

Важная роль в надежных и высокоэффективных машинах и механизмах принадлежит различным триботехническим материалам, работающим в узлах трения, способных обеспечивать низкий коэффициент трения скольжения и тем самым низкие потери на трение и малую скорость изнашивания сопряженных деталей.

Трение –

явление сопротивления относительному перемещению, возникающее между двумя телами в зонах соприкосновения их поверхностей по касательному к ним направлению.

Усилие, необходимое для преодоления этого сопротивления называется силой трения.

Отношение силы трения между двумя телами к нормальной силе, прижимающей эти тела друг к другу, представляет собой коэффициент трения.

Износостойкость –

свойство материала оказывать, в определенных условиях трения, сопротивление изнашиванию.

Изнашивание –

процесс постепенного разрушения поверхностных слоев материалов путем отделения его частиц под влиянием сил трения. Результат изнашивания называют
износом.
Различают линейный, массовый или объемный износ. Линейный объем определяют по изменению размеров, массовый и объемный износ определяют по уменьшению массы или объема. Износостойкость материала оценивают величиной, обратной
скорости или интенсивности изнашивания
. Скорость или интенсивность изнашивания представляет собой отношение износа соответственно к времени или пути трения. Различают линейную
Ih
, массовую
Im
и энергетическую
Iw интенсивности изнашивания
и определяют по формулам:

Скорость изнашивания и износ зависят от времени. Существует три периода износа (рис. 1)

Схема интенсивности износа Dh во времени

– начальный, или период приработки, когда изнашивание протекает с постоянно замедляющейся скоростью;

– период установившегося (нормального) износа, для которого характерна небольшая и постоянная скорость изнашивания;

III

– период катастрофического износа.

Обеспечение износостойкости связано с предупреждением катастрофического износа, уменьшением скоростей начального и установившегося изнашивания. Эта задача решается рациональным выбором материала трущихся пар и способа его обработки.

Различают следующие виды изнашивания:

– абразивное

– образуется твердыми частицами, попадающими в зону контакта;

– адгезионное

– связано с образованием на участках контакта адгезионных мостиков сварки, за счет того, что на одной поверхности трения образуются углубления, на другой – вырванные частицы повторно схватываются и бороздят трущиеся поверхности, вызывая их интенсивное разрушение и, из-за большого тепловыделения, сваривание (заедание);

– гидро

–
и газоабразивное
– образуется твердыми частицами, перемешиваемыми жидкостью или газом;

– эрозионное, гидро

– и газоэрозионное – образуется за счет потока жидкости или газа;

– кавитационное

– образуется от гидравлических ударов жидкости;

– фреттинг-процесс

– при механическом способе воздействия;

– фреттинг-коррозия

– при коррозионно-механическом воздействии;

– окислительное

– разрушение поверхности путем среза оксидных пленок, которыми всегда покрыты трущиеся поверхности, это наиболее благоприятный вид изнашивания.

Детали, подвергающиеся изнашиванию, подразделяют на две группы:

1) детали, образующие пары трения (подшипники скольжения и качения, зубчатые передачи и т.п.);

детали, изнашивание которых вызывает рабочая среда (жидкость, газ и т.п.).

СОВМЕСТИМОСТЬ ТРУЩЕЙСЯ ПАРЫ

Влияние геометрии ламината на срок эксплуатации

Официальную часть о классах ламината закончили. На бумаге все выходит ясно и понятно. А теперь рассказ пойдет о том, что сложно найти в статьях информационных сайтов, потому что про это SEO-специалисты не пишут в силу незнаний особенностей материалов. Хотя эти штрихи напрямую влияют на срок службы пола, а значит, косвенно, и класс ламината.

В чем заключается некачественная геометрия и как она влияет на класс ламината?

Являясь действующим специалистом по настилу плавающих полов, регулярно сталкиваюсь с различными марками. В принципе ламинат можно разделить по ценовой категории, это напрямую влияет на качество геометрии, но не всегда.

В покрытиях от недорогих брендов часто при сборке возникают зазоры по торцам, а иногда и вдоль длинной стороны ламинированной панели. Это может происходить по нескольким причинам:

На заводе сбилась калибровка оборудования и станок не четко режет угол 90 градусов.
Упаковки с напольным покрытием хранились ненадлежащим образом. Например, сложены в палеты на ребро и планки внутри упаковки провисли. Или, однажды, приехали на настил ламината, а он оказался весь кривой. В процессе разговора выяснили, что товар хранился за городом в неотапливаемом доме и его повело. Так же может отрицательно сказаться на геометрии планок складирование пачек с ламинированным полом возле батареи отопления.
Не соблюдались условия транспортировки полуфабрикатных плит, набравших влаги.

Какого класса выбрать ламинат в квартиру решать вам, многое зависит от бюджета. Если есть возможность, лучше приобрести ламинированный пол надежного производителя 33 класса износостойкости с маркировкой АС5.

Надеюсь, очерк окажется полезным и поможет Вам ориентироваться в мире ламинированных напольных покрытий.