Композиционные спеченные антифрикционные материалы - Федорченко И.М.
Скачать (прямая ссылка):
[412]. Неизменность такой структуры обеспечивает низкое значение потерь на трение смазанных дисульфидом поверхностей. Изменение ее вследствие окисления или разложения приводит к повышению коэффициента трения и износа. Рис. 72 иллюстрирует поведение M0S2 при трении в вакууме в зависимости от температуры. Аналогично ведет себя M0S2 при трении на воздухе в области высоких скоростей скольжения (см. рис. 73), когда процесс трения сопровождается интенсивным тепловыделением и окислением сульфида [542].
Под действием температуры и окружающей среды сульфиды изменяют свой состав, структуру, вступают во взаимодействие с материалами трущихся поверхностей. Так, сульфиды вольфрама и молибдена начинают окисляться при 400—440 и 300—3500C соответственно [642]. Окисление WS2 и MoS2 приводит к образованию их окислов, WO3 в интервале тем-нератур 260—649° С имеет коэффициент трения 0,3—0,4, a MoO3 — 0,5—
133
tlA f 1371 В вакууме я в инертных средах эти сульфиды обладают более ««JmM коэффициентом трения и значительно более высоким температур-в^пределом работоспособности (до 800—11000C в вакууме и до 1350° С
и *Р^^да* зависимость коэффициентов трения MoS2 естественного и искусственного и WS2. синтезированного от температуры при трении в пделнчных газовых средах [43]. Для этих опытов порошки дисульфидон наносились на подложку из пористого железа и втирались в поверхность специальным медным притиром под давлением 1,2 кГ/мм2, что давало слой
смазки 80—100 мкм. На рис. 91
*J20
ВМ> U сталь 3135
изображена зависимость коэффициента трения от температуры. Наиболее низкие его значения ігри трении в воздухе наблюдаются при температуре около 100° С. При трении в азоте и аргоне ми-
ІЙЙІЙННОНЙ S "У2° Н_ нимум перемещается в область gffrBl^^^^frKhEh&1 jfrim температур 100—200° С, а в вакууме — в область температур 200— 300° С. Отклонение от этого оптимума в сторону более низких и более высоких температур сопровождается существенным увеличением коэффициента трения. По данным [890], смазка сульфидами поверхности молибдена более долговечна, по сравнению со смазкой, нанесенной на стальную поверхность (рис. 92).
При введении серы и сульфидов в состав композиционных материалов их свойства будут определяться характером и степенью проявляющегося взаимодействия. Присутствие элементов, предотвращающих изменение свойств сульфидов или положительным образом влияющих на этот процесс, значительно улучшает их свойства. Так, свойства MoS2 (коэффициент трения и предельная нагрузка) улучшаются при введении большинства других сульфидов [385] и особенно графита (табл. 70) [542].
Методы введення серы. В первых работах по использованию серы в качестве твердой смазки [802, 803] она вводилась в поры путем про-
WS1HeS2CoS TiS2 VgSsZBSCr2S3FeSiSHtS5 CdS S
Рис. 92. Влияние смазки сульфидами на продолжительность жизни трущихся поверхностей, изготовленных на основе молибдена и стали (V-290 об/мин, P-AbA кГ, при комнатной температуре) {8901.
Таблица 70. Характеристика трения некоторых твердых смазок и их смесей при ашчисях скоростях скольжения (V = 10 м/с, P = 0,7 кГ/см2) при трении на воздухе ио закаленной стали 30X13
Материал смазки Износ, мк/км м- Примечание
Графит MoS1 Cu8S MoSx-}-зoo^ с MoSx-J-50% С Mob.-f 80% С Cu,S+30% С ZnS H-30% С 0,37 0,83 0,69 1,10 Нет 0,14 Нет 0,25 0,05-0,15 0,20—0,30 0,17-0,30 0,12-0,24 0,17-0,33 0,08-0.15 0,20 0,40—0,50 Слабое наволакивание На контртеле появляются риски Слабое наволакивание и повышение коэффициента трения до 0,4 Па коптртеле слабые риски износа То же Слабое наволакивание Слабые полосы износа То же
шггкя пористого каркаса ее расплавом при 140—160° С. В результате по-следугощего отжига при температуре около 400° G избыток серы выгорал ¦ образовывались сульфиды железа. Основным недостатком этого метода независимо от температуры последующего отжига является поступление в поры материала большого количества серы, которая взаимодействует с основой с образованием большого по объему количества сульфидных включений. Известно, что объем элементарной ячейки железа составляет примерно 23,54, а образующегося сульфида железа — 71,2 A, т. е. в три раза больше.
Чем меньше плотность пропитываемого серой материала, тем больше серы и сульфидов содержится в его составе и тем значительнее снижаются прочность и пластичные свойства пористого железа [78, 347]. Поэтому наиболее эффективным методом сульфидирования следует считать введение серы в шихту, что позволяет добавлять заданное количество серы и осуществлять равномерное распределение ее в объеме материала. Возможно также введение серы предварительной обработкой железного порошка в среде, содержащей сероводород.
Взаимодействие серы с железом и влияние ее на структуру материала. При температурах выше 200° С взаимодействие железа и серы протекает с образованием устойчивого сульфида железа FeS, температура плавле-пия которого 1208° С, твердость по Моосу 3,4 ед., а микротвердость составляет 180—300 кГ/мм2. При температуре 988° С FeS дает с железом эвтектику, содержащую 85% FeS и 15% Fe. В присутствии окислов железа появляется еще более легкоплавкая эвтектика Fe—FeO—FeS, которая имеет температуру плавления около 900° G и, как правило, располагается по границам зерен [44, 272, 642, 674].
