CC BY
17
В (23) принимаем 5 = ху, где вместо х подставим wx, вместо у подставим шу. Тогда получим
2Фу"+ФУ + (ф"+Фг)у=-|-^ . (24)
В работе [6] показано, что
wr = — .
(25)
С учетом выражения (25) из (24) имеем
2фу ' ' + Ф ' у ' + (ф"+^)у = -/-^ . (26)
В последнем уравнении отношение радиуса кривизны катода к координате г характеризует степень сжатия или расширения пучка в горизонтальном направлении.
Линейное неоднородное дифференциальное уравнение (26) можно решить методом вариации произвольных постоянных
= . (27)
Здесь ур- значение аберрации, связанной с пространственным зарядом,
fP= l--IRx^ .
'Р J 2е xzVÖ
(28)
Отметим, что параксиальное уравнение горизонтального направления двояко-
симметричной корпускулярно-оптической
системы, в общем случае, в отличие от являющейся частным случаем трансаксиальной линзы,
содержит члены, выражающие влияние пространственного заряда. Поэтому для этого направления двояко-симметричной катодной линзы также определяется аналог функции (28). Далее в этих линзах, как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях, можно оценить влияние пространственного заряда на параметры фокусировки заряженных частиц.
В заключение отметим, полученные выше результаты позволяют с необходимой точностью учитывать влияние пространственного заряда при проектировании корпускулярно-лучевых систем, формирующих интенсивные потоки заряженных частиц, например, электронных прожекторов, ионных источников, электронных и ионных зондов, а также других видов эмиссионных систем различных приборов и устройств электронной и ионной оптики.
Список литературы
1. Алямовский И.В. Электронные пучки и электронные пушки. - М.: Сов. Радио, 1966. - 456с.
2. Пирс Дж.Р. Теория и расчет электронных пучков. - М.: Сов. Радио, 1956. - 215с.
3. Власов А.Г., Шапиро Ю.А. Методы расчета эмиссионных электронно-оптических систем. - Л.: Машиностроение, Л. отд. 1974. - 183с.
4. Молоковский С.И., Сушков А.Д. Интенсивные электронные и ионные пучки. - Л.: Энергия, 1972. - 271 с.
5. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория поля. -М.: Наука, 1973 - 504с.
6. Ибраев А.Т., Сапаргалиев А.А., Трансаксиальная электростатическая катодная линза. - ЖТФ, 1981, т. 51, №1, с. 22-30.
7. Ibrayev A.T. Theory of Cathode Lens with Multipole Components of Electrostatic Field and the Space Charge. doi:10.1017/S1431927615013495. -Microscopy and Microanalysis, 2015, V. 21, N6, P. 270-275.
Z
X
УДК 669-1 ГРНТИ 53.49
ВЛИЯНИЕ ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ НА МИКРОСТРУКТУРУ И _ТРИБОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТАЛИ 110Х18М-ШВД_
Киселева С.К.
к.т.н., доцент кафедры МиФМ ФГБОУ ВО «Уфимский государственный авиационный технический университет»,
г. Уфа Зарипов Н.Г.
д.т.н., профессор кафедры МиФМ ФГБОУ ВО «Уфимский государственный авиационный технический университет»,
г. Уфа
АННОТАЦИЯ
Представлены результаты исследования влияния равноканального углового прессования на микроструктуру и картину износа высоколегированной подшипниковой стали 110Х18М-ШВД. Показано, что формирование в результате равноканального углового прессования однородной ферритной структуры с равномерно распределенными высокодисперсными карбидными частицами приводит к изменению трибологических свойств.
Ключевые слова: интенсивная пластическая деформация, высокоуглеродистые стали, карбидная неоднородность.
ANNOTATION.
Введение. Для сталей, применяемых в качестве подшипниковых, очень важное значение имеет карбидная неоднородность, которая приводит к снижению износостойкости деталей из-за выкрашивания крупных карбидных частиц. Полностью устранить карбидную неоднородность не удается даже при высокотемпературной пластической деформации.
В последнее десятилетие все большее развитие получают методы интенсивной пластической деформации (ИПД), которые позволяют сформировать ультрамелкозернистую (УМЗ) микроструктуру с однородно распределенными высокодисперсными карбидными частицами [1-4]. Изменение микроструктуры подшипниковых сталей при ИПД практически не изучено. Между тем, формирование УМЗ структуры с равномерно распределенными дисперсными карбидами в процессе ИПД позволит получить мелкозернистый аустенит при нагреве под закалку и, следовательно, более дисперсные продукты его распада при закалке и отпуске.
В данной работе проведено исследование влияния ИПД на карбидную неоднородность и трибологические характеристики
высокоуглеродистой стали 110Х18М-ШВД.
Материал и методы исследования. В качестве материала исследования была выбрана высокоуглеродистая сталь 110Х18М-ТТТВД Исходный материал представлял собой пруток диаметром 10 мм.
В качестве метода ИПД использовали равноканальное угловое прессование (РКУП),
которое осуществляли при температуре Т=600°С по схеме Вс (с поворотом вокруг оси на каждом проходе 90°; количество проходов составило 5, угол между каналами 120°.
Термическую обработку (ТО) после РКУП проводили по режиму: нагрев до температуры 1050 °С, выдержка 1 час, закалка в масло, последующий низкий отпуск при температуре 170 °С, выдержка 1,5 часа, охлаждение на воздухе.
Испытания на износостойкость проводили на трибометре Nanovea ТИВ в режиме шарик - диск при комнатной температуре, нагрузке Р=5 Н, скорости вращения V = 300 об/мин, контртело -стальной шарик из стали марки 95Х18 диаметром 3 мм, время испытания t =1 час.
Измерение микротвердости проводили на твердомере Duramm-2» при приложении
нагрузки 1 Н в течение 10 сек путем вдавливания четырехгранной алмазной пирамидки с углом при вершине 136°.
Микроструктуру образцов и картину износа образцов изучали с помощью растрового электронного микроскопа (РЭМ) «JSM-6490LV».
Результаты исследования. Микроструктура стали 110Х18М-ШД в исходном состоянии характеризуется значительной неоднородностью карбидных частиц по размерам (рис. 1). В микроструктуре присутствуют крупные карбидные частицы размером порядка 20 мкм и мелкие размером до 1 мкм. Объемная доля карбидной фазы составляет 28 %. Средний размер карбидных частиц составил 2,3 мкм.
Рис. 1 Микроструктура стали 110Х18М-ШВД в состоянии поставки
Неоднородность размеров карбидов после пяти циклов РКУП сохраняется (рис. 2). Однако распределение их по ферритной матрице становится значительно однороднее. При больших увеличениях (рис. 2 б) видно, что наряду с более крупными карбидами наблюдаются дисперсные частицы размером меньше 100 нм, расположенные преимущественно по границам зерен феррита.
Объемная доля карбидной фазы составила 30 %, средний размер карбидных частиц около 1,0 мкм.
Механизм перераспределения карбидной фазы в структуре стали за счет ИПД предположительно связан с деформационно-индуцированным растворением карбидов [5] и последующим их выделением, возможно при охлаждении после деформации.
а) б)
Рис. 2 Микроструктура стали 110Х18М-ШВД после РКУП
На рисунке 3 представлена микроструктура стали 110Х18М-111ВД после РКУП и термической обработки. Такая двухступенчатая обработка по сравнению с исходным состоянием позволяет
получить однородную структуру мартенсита с небольшой долей (до 18%) равномерно распределённых высокодисперсных карбидов.
ХЗ.ООО 5цт . . 12 50SE1
Х6.000 2(1т 22 50 SEI
а) б)
Рис. 3 Микроструктура стали 110Х18М-ШВД после РКУП и термической обработки
В таблице представлены результаты оценки коэффицента трения и твердости ИЯС образцов стали 110Х18М-ШВД в различных состояниях. Видно, что прирост твердости происходит за счет термической обработки. Интенсивная пластическая деформация не вносит заметный вклад в
упрочнение материала. В то же время интенсивная пластическая деформация РКУП и последующая закалка с низким отпуском способствуют повышению коэффициента трения по сравнению с исходным состоянием и стали, термообработанной в исходном состоянии.
Таблица 1.
Коэффициент трения и твердость стали 110Х18М-ШВД
исходное состояние после ТО после РКУП После РКУП и ТО
Твердость HRC 40 64 40 66
Коэффициент трения, U 0,54 0,62 0,60 0,75
После трибологических испытаний была проанализирована картина износа образцов с помощью РЭМ (рис. 4).
в) г)
Рисунок 4 Картина износа образцов стали после 110Х18М-ШВД; а - исходное состояние, б - после термической обработки, в - после РКУП, г - после РКУП и последующей термической обработки
Для исходного состояния стали 110Х18М-ТТТВД ширина трека лежит в пределах 0,9-1,6 мм (рис. 4а). Средняя ширина трека составила 1 мм.
Последующая термическая обработка стали приводит к образованию мартенсита отпуска, который является более твердой и износостойкой фазой. Вследствие чего ширина трека стала меньше и лежит в пределах 0,5-1,2 мм (рис. 4б). Средняя ширина трека составила 0,6 мм.
На рисунке 4в показана картина износа образца после 5 циклов РКУП. Ширина трека в этом состоянии уже, чем в исходном состоянии, находится в пределах от 0,5 мм до 1,3 мм. Средняя ширина трека составила 0,6 мм.
Более существенное уменьшение ширины трека по сравнению, как с исходным состоянием стали, так и с состоянием после термической обработки наблюдается для образца после РКУП и последующей закалки и отпуска (рис. 4г). Средняя ширина трека в этом случае составила 0,4 мм.
Внешний вид трека стали в исходном состоянии демонстрирует следы заметной пластической деформации, характеризующейся наволакиванием материала неровностей поверхности друг на друга. Это свидетельствует о проявлении активных процессов схватывания и заедания, являющихся признаками адгезионного изнашивания. После ИПД РКУП и термической обработки картина износа имеет абразивный характер.
Достоверными параметрами оценки износостойкости материала также являются контактная площадь контртела и потеря массы образца. Чем больше потеря массы контртела при одних и тех же условиях, тем выше износостойкость материала. Результаты измерения контактной площади и потери массы Аш контртела показали, что материал после РКУП и термической обработки наиболее износостойкий (таблица 2).
Таблица 2.
Контактная площадь и потеря массы стальных контртел_
исходное состояние после ТО после РКУП После РКУП и ТО
Площадь контакта А, мм2 1 0,8 0,4 0,2
Потеря массы Дт-10-6 г 0,54 0,62 0,60 0,75
Заключение. Таким образом, применение ИПД РКУП приводит к формированию однородной структуры матричного типа: феррит и равномерно распределенные карбидные частицы двух размеров: крупная фракция карбидов имеет средний размер 3 мкм, высокодисперсная - около 100 нм. После закалки и низкого отпуска стали после РКУП получается мартенсит отпуска с дисперсными карбидами. Такая структура демонстрирует значительное изменение трибологических свойств.
Список литературы
1. Караваева М.В. Микроструктура и механические свойства среднеуглеродистой стали, подвергнутой интенсивной пластической деформации / М.В. Караваева, С.К. Нуриева, Н.Г. Зарипов, А.В. Ганеев, Р.З. Валиев // МиТОМ. -2012. - №4. - С. 3-7.
2. Закирова А. А. Структура и механические свойства углеродистых сталей, подвергнутых интенсивной пластической деформации
УДК 519.837.2
кручением/ А.А. Закирова, Р.Г. Зарипова, В.И. Семенов //Вестник УГАТУ:
Машиностроение/Материаловедение и
термическая обработка. - 2008. - Т.11. - №2 (29). С. 123 - 130
3. Кошовкина В.С. Влияние кручения под давлением и последующих отжигов на структуру и микротвердость стали 06МБФ/ В.С. Кошовкина, Г.Г. Майер// Международная научно-практическая конференция «Современные техника и технологии». - 2013. - с 45 - 46. 4. Ganeev A.V. On the nature of high-strength state of carbon steel produced by severe plastic deformation/ A.V. Ganeev, M.V. Karavaeva, X. Sauvage, E. Courtois-Manara,
4. Y. Ivanisenko, R.Z. Valiev// IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. - 63. - 2014. -012128. 5. Ivanisenko Yu. The mechanism of formation of nanostructure and dissolution of cementite in a pearlitic steel during high pressure torsion/ Yu. Ivanisenko, W. Lojkwski, R.Z. Valiev, H.-J. Fecht// Acta Mat. - 51. - 2003. - pp.5555-5570.
О ЗАДАЧЕ ПРОСТОГО ПРЕСЛЕДОВАНИЯ НА ПРАВИЛЬНОМ ЗВЕЗДНОМ
МНОГОУГОЛЬНИКЕ
Маматов Машрабжон Шахабутдинович
Национальный университет Узбекистана имени Мирзо Улугбека, Узбекистан доктор физико-математических наук профессор кафедры "Геометрия и Топология ".
Зуннунов Азизхон Олимхон угли Национальний университет Узбекистана имени Мирзо Улугбека, Узбекистан Докторант кафедры "Геометрия и Топология "
ABOUT THE PROBLEM OF SIMPLE PERSECUTION ON THE STELLAR COMPACT SET
Mamatov Mashrabjon Shakhabutdinovich
National University of Uzbekistan named after Mirzo Ulugbek, Uzbekistan Doctor of physics and mathematics sciences, professor of the department "Geometry and Topology" Zunnunov Azizkhan Olimkhan ugli doctoral student of the department "Geometry and Topology" National University of Uzbekistan named after Mirzo Ulugbek, Uzbekistan DOI: 10.31618/ESU.2413-9335.2020.2.76.903
