Испытания на износ

Диффузионное упрочнение поверхностей трения приводит к резкому повышению износостойкости исследуемых материалов. Это повышение при удельной нагрузке 3,3 кГ/мм2 достигает 3-4 раз при цементации; 4-18 — при борировании и 5- 18 — в случае хромирования сталей 45ХЗВЗМСФ и ЗХ2В8Ф соответственно. Эффективность химико-термической обработки сохраняется даже в том случае, когда линейный износ превышает глубину диффузионно-упрочненного слоя. Однако этот вывод справедлив лишь для теплостойких штамповых сталей и может быть объяснен значительным перераспределением легирующих элементов в приповерхностных зонах этих сталей после химико-термической обработки, а также частичным сохранением в поверхностях трения частиц твердой фазы (карбидов, боридов), вдавливаемых в относительно мягкую матрицу стали. Все это способствует протеканию процесса износа в его окислительной стадии.

Действенность указанных процессов химико-термической обработки в случае полутеплостойкой штамповой стали 5ХНМ несколько меньше. Так, при удельном давлении 3,3 кГ/мм2 цементация, борирование и хромирование приводят к повышению износостойкости этой стали более чем в 2 раза.

Исследование свойств штамповых материалов вблизи поверхности трения показало наличие развитой зоны, по своим свойствам резко отличающейся от глубинных слоев металла. Эта зона в большинстве случаев состоит из двух участков: повышенной твердости у поверхности, за которым следует участок пониженной твердости. Образование этой зоны происходит вследствие протекания в околоконтактных областях двух процессов: упрочнения — в результате термического и механического воздействий и разупрочнения — в результате теплового воздействия процесса трения.

Химико-термическая обработка, изменяя структурное и напряженное состояние поверхности трения и подповерхностных слоев, приводит к резкому изменению характера распределения твердости в зоне воздействия процессов, протекающих при изнашивании. В этой зоне уменьшается или полностью исчезает участок разупрочнения (например, у борированных образцов). В некоторых случаях он появляется только при испытании в условиях максимальной нагрузки (хромирование). Такое благоприятное воздействие химико-термической обработки на формирование зоны влияния процесса трения является одной из важнейших причин повышения износостойкости диффузионно-упрочненных штамповых материалов.