blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2015-6-434-438blackmet-681Research ArticleМАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И НАНОТЕХНОЛОГИИMATERIAL SCIENCE AND NANOTECHNOLOGIESО ВЛИЯНИИ НАКЛЕПА НА ИЗНОС СТАЛИ СТ3 В СКОЛЬЗЯЩЕМ СУХОМ КОНТАКТЕ ПРИ ВЫСОКОЙ ПЛОТНОСТИ ТОКАCOLD WORK HARDENING EFFECT ON WEAR OF 0,2% C STEEL IN DRY SLIDING CONTACT AT HIGH CURRENT DENSITYАлеутдиноваМ. И.AleutdinovaM. I.

Кандидат технических наук, научный сотрудник

Cand. Sci. (Eng.), Researcher

aleut@ispms.tsc.ruФадинВ. В.FadinV. V.

Кандидат технических наук, доцент, старший научный сотрудник

Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor, Senior Researcher

aleut@ispms.tsc.ruИнститут физики прочности и материаловедения СО РАН, Томск; Северский технологический институт – филиал Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ», Томская обл., СеверскРоссияInstitute of Strength Physics and Materials Science SB RAS, Tomsk; Seversk Technological Institute - branch of National Research Nuclear UniversityRussian FederationИнститут физики прочности и материаловедения СО РАН, ТомскРоссияInstitute of Strength Physics and Materials Science SB RAS, TomskRussian Federation201510072015586434438Copyright © Алеутдинова М.И., Фадин В.В., 20152015Алеутдинова М.И., Фадин В.В.Aleutdinova M.I., Fadin V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/681

Представлены токовые зависимости интенсивности изнашивания и удельной поверхностной электропроводности скользящего электроконтакта сталь Ст3/закаленная сталь при контактной плотности тока более 100 А/см2 без смазки. Показано, что сталь, имеющая более сильный наклеп, проявляет более высокую износостойкость, чем менее упрочненная сталь. Этот факт представлен как следствие реализации более низкой амплитуды напряжения цикла в условиях малоцикловой усталости материала, прилегающего к пятнам фактического контакта более упрочненной стали. Отмечено, что характеристики контакта стали Ст3 несколько выше известных характеристик контакта закаленных сталей. Это обусловлено более высоким запасом пластичности поверхностного слоя стали Ст3 по сравнению с запасом пластичности поверхностного слоя закаленных сталей. Структурные изменения поверхности трения наблюдаются в виде образования слоя вторичных структур, которые содержат кристаллические фазы: FeO, α-Fe и γ-Fe. Представлено оптическое изображение изношенной поверхности, имеющей признаки появления жидкой фазы. Эта фаза является не результатом плавления, а результатом появления сильновозбужденных атомов в тонком поверхностном слое.

The current dependences of wear intensity and specific surface electric conductance of sliding electric contact 0,2 % C steel/0,45 % C steel are represented at contact current density higher than 100 A/cm2 without lubricant. It was shown that the steel having stronger cold work hardening realized has higher wear resistant than the low hardening steel. This fact is represented as a result of the realization of lower cycle stress amplitude in conditions of low cycled fatigue of the material adjoining to real contact spots of stronger hardened steel. It was marked that the contact characteristics of 0,2 % C steel are some higher than known contact characteristics of quenched steels. This is caused by higher plasticity reserve of 0,2 % C steel surface layer comparing with that of quenched steels. Structure changes of sliding surface were observed as a formation of friction induced structure layer containing crystal phases namely oxide FeO, α-Fe and γ-Fe. The optical image of worn surface having the signs of liquid phase appearance is shown. This phase is not a result of melting but it is a result of strong excited atoms appearance in thin surface layer.

пластичность поверхностного слояусталостное разрушениепятна фактического контактатрениеинтенсивность изнашиванияэлектропроводность скользящего контактаsurface layer plasticityfatigue deteriorationreal contact spotsfrictionwear intensityelectric conductance of sliding contactРФФИRFFIReferencesФедорченко И.М., Пугина Л.И. Композиционные спеченные антифрикционные материалы. – Киев: Наукова думка, 1980. – 404 с.Fedorchenko I.M., Pugina L.I. Kompozitsionnye spechennye antifriktsionnye materialy [Composite sintered antifriction materials]. Kiev: Naukova dumka, 1980.404 p. (In Russ.).Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов В.С. Основы расчетов на трение и износ. – М.: Машиностроение, 1977. – 526 с.Kragel’skii I.V., Dobychin M.N., Kombalov V.S. Osnovy raschetov na trenie i iznos [Basics of calculations of friction and wear]. Moscow: Mashinostroenie, 1977. 526 p. (In Russ.).Aleutdinova M.I., Fadin V.V., Kolubaev A.V., Aleutdinova V.A. Contact Characteristics of Metallic Materials in Conditions of Heavy Loading by Friction or by Electric Current// Friction and Wear Research (FWR). 2014. Vol. 2. P. 22 – 28.Aleutdinova M.I., Fadin V.V., Kolubaev A.V., Aleutdinova V.A. Contact Characteristics of Metallic Materials in Conditions of Heavy Loading by Friction or by Electric Current. Friction and Wear Research (FWR), 2014, Vol. 2, pp. 22–28.Yao B., Han Z., Li Y.S. etc. Dry sliding tribological properties of nanostructured copper subjected to dynamic plastic deformation. Wear. 2011. Vol. 271. P. 1609 – 1616.Yao B., Han Z., Li Y.S., Tao N.R., Lu K. Dry sliding tribological properties of nanostructured copper subjected to dynamic plastic deformation. Wear 271. 2011, pp. 1609–1616.Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия / Я.С. Уманский, Ю.А. Скаков и др. – М.: Металлургия, 1982. – 632 с.Umanskii Ya.S., Skakov Yu.A., Ivanov A.N., Rastorguev L.N. Kristallografiya, rentgenografiya i elektronnaya mikroskopiya [Crystallography, X-ray and electron microscopy ]. Moscow: Metallurgiya, 1982. 632 p. (In Russ.).Панин В.Е., Почивалов Ю.И. и др. Трибоконтакт в парах трения как многоуровневая иерархически организованная система // Физическая мезомеханика. 2010. Т. 13. № 6. С. 27 – 34.Panin V.E., Pochivalov Yu.I., Moiseenko D.D., Maksimov P.V., Bikineev G.Sh. Tribocontact in friction couples as a multilevel hierarchical organized system. Fizicheskaya mezomekhanika. 2010. Vol. 13, no. 6, pp. 27–34. (In Russ.).Фадин В.В., Алеутдинова М.И., Куликова О.А. Влияние твердости на износостойкость материала в условиях экстремального воздействия электрическим током и трением // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 5. URL: http://www.science-education.ru/119-14840 (дата обращения: 10.10.2014).Fadin V.V., Aleutdinova M.I., Kulikova O.A. Effect of hardness on the wear resistance of the material in conditions of extreme exposure at electrical shock and friction. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2014, no. 5. Available at URL: http://www.scienceeducation.ru/119-14840. (In Russ.).Bares J.A., Argibay N. etc. High current density copper-on-copper sliding electrical contact at low sliding velocityes. Wear. 2009. Vol. 267. P. 417 – 424.Bares J.A., Argibay N. etc. High current density copper-on-copper sliding electrical contact at low sliding velocityes. Wear 267. 2009, pp. 417–424.Wang Y.A., Li J.X. etc. Effect of electrical current on tribological behavior of copper-impregnated metallized carbon against a Cu-Cr-Zr alloy // Tribology International. 2012. Vol. 50. P. 26 – 34.Wang Y.A., Li J.X. et al. Effect of electrical current on tribological behavior of copper-impregnated metallized carbon against a Cu-Cr-Zr alloy. Tribology International 50. 2012, pp. 26–34.Huang Sh., Feng Yi etc. Electrical sliding friction and wear properties of Сu-MoS2 -graphite-WS2 nanotubes composites in air and vacuum conditions // Materials Science & Engineering: A. 2013. Vol. 560. P. 685 – 692.Huang Sh., Feng Yi et al. Electrical sliding friction and wear properties of Сu-MoS2 -graphite-WS2 nanotubes composites in air and vacuum conditions. Materials Science & Engineering A 560. 2013, pp. 685–692.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.