Аннотация
Актуальность работы: увеличение срока службы литых деталей из высокомарганцевой стали, эксплуатирующихся в условиях абразивного и ударно-абразивного изнашивания, является актуальной задачей для литейного производства. В настоящее время существует множество предложений по материалам, легирование сплавов которыми может привести к увеличению механических и эксплуатационных свойств. Применение в промышленности этих материалов ограничено из-за отсутствия практических данных по влиянию предлагаемых материалов на эксплуатационные и другие потребительские свойства выпускаемой продукции. Целью работы является изучение влияния азотированного феррохрома на износостойкость высокомарганцевой стали, а также изучение микроструктуры поверхности изнашивания при различном содержании хрома в химическом составе стали. Используемые методы: для решения поставленной задачи проводили лабораторные эксперименты, металлографические исследования, а также определение механических и эксплуатационных свойств экспериментальных сплавов по гостированным методикам. Полученные результаты: представлены результаты комплексных исследований высокомарганцевой стали, легированной азотированным феррохромом. Показано влияние содержания хрома и скорости охлаждения сплава на формирование литой структуры, механических и эксплуатационных свойств исследуемой высокомарганцевой стали. Определено рациональное содержания хрома в химическом составе стали, при котором сплав обладает максимальной величиной коэффициента износостойкости в литом состоянии и после термической обработки. Представлено влияние азотированного феррохрома и скорости охлаждения сплава на коэффициент анизотропии зерна аустенита. Рассмотрено несколько вариантов изнашивания аустенитной матрицы при наличии в ней карбидов хрома, а также влияние хрома на микротвёрдость аустенитной матрицы. Полученные результаты исследований могут быть полезны при выборе состава высокомарганцевой стали с целью повышению эксплуатационных свойств.
Ключевые слова
Высокомарганцевая сталь, азотированный феррохром, скорость охлаждения, коэффициент износостойкости, микроструктура, микротвёрдость.
1. Исследование влияния химического состава стали 110Г13Л на её свойства / Н.И. Бедрин, В.И. Стадничук, А.В. Стадничук и др. // Литейные процессы. 2003. № 3. С. 36–42.
2. Давыдов Н.Г., Благих Б.М., Бигеев А.М. К вопросу повышения качества отливок из высокомарганцевой стали 110Г13Л. Томск: Изд-во Томск. ун-та, 1972. 139 с.
3. Давыдов Н.Г. Высокомарганцевая сталь. М.: Металлургия, 1979. 176 с.
4. Колокольцев В.М., Долгополова Л.Б., Мулявко Н.М. Влияние химического состава на структуру и свойства хромомарганцевых аустенитных сталей // Литейные процессы. 2003. № 3. С. 31–36.
5. Федосеев С.Н., Шарафутдинова А.С. Изменение стального слитка модифицирование структуры // Сборник трудов Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы современного машиностроения». 2014. С. 355–357.
6. Зыкова А.П., Федосеев С.Н., Лычагин Д.В. Модифицирование стали 110Г13Л // Сборник научных трудов VII Международной научно-технической конференции «Современные проблемы машиностроения». 2013. С. 86–90.
7. Обработка стали 110Г13Л барий-стронциевыми карбонатами / В.А. Розум, С.П. Задруцкий., А.П. Беженок и др. // Литье и металлургия. 2010. № 4. С. 89–94.
8. Сысоев А.М., Бахметьев В.В., Колокольцев В.М. Рафинирование и модифицирование стали 110Г13Л комплексом титан-бор-кальций // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2008. № 1. С. 43–45.
9. Косицина Н.И., Сагарадзе В.В. Аустенитные стали разных систем легирования с карбидным упрочнением // Металлы. 2001. № 6. С. 65–74.
10. Исследование влияния процесса кристаллизации стали марки 110Г13Л на ее свойства / К.Н. Вдовин, Н.А. Феоктистов, Д.А. Горленко и др. // Литейные процессы. 2015. № 14. С. 29–36.
11. Изучение влияния скорости охлаждения на механические и эксплуатационные свойства стали 110Г13Л / К.Н. Вдовин, Н.А. Феоктистов, Д.А. Горленко и др. // Литейщик России. 2015. № 12. С. 23-24.
12. Weilin Yan, Liang Fang, Zhanguang Zheng, Kun Sun, Yunhua Xu. Effect of surface nanocrystallization on abrasive wear properties in Hadfield steel. Tribology International. Volume 42, Issue 5, May 2009. Pp. 634–641. doi:10.1016/j.triboint.2008.08.012.
13. Mehdi Mazar Atabaki, Sajjad Jafari, Hassan Abdollah-pour. Abrasive Wear Behavior of High Chromium Cast Iron and Hadfield Steel-A Comparison. Journal Of Iron And Steel Research, International. Volume 19, Issue 4, April 2012. Pp. 43–50. doi:10.1016/S1006-706X(12)60086-7.
14. Yuri N. Petrov, Valentin G. Gavriljuk, Hans Berns, Fabian Schmalt. Surface structure of stainless and Hadfield steel after impact wear. Wear. Volume 260, Issue 6, 10 March 2006. Pp. 687–691. doi:10.1016/j.wear.2005.04.009.
15. O.A. Zambrano, Yesid Aguilar, Jairo Valdés, S.A. Rodríguez, J.J. Coronado. Effect of normal load on abrasive wear resistance and wear micromechanisms in FeMnAlC alloy and other austenitic steels. Wear. Volumes 348–349, 15 February 2016. Pp. 61–68. doi:10.1016/j.wear.2015.11.019.
16. Feng XiaoYong, Zhang FuCheng, Zheng ChunLei, LÜ Bo. Micromechanics behavior of fatigue cracks in Hadfield steel railway crossing. Science China Technological Sciences. 2013 Volume 56, No. 5. Pp. 1151–1154. doi: 10.1007/s11431-013-5181-x.