Зносостійкість сталей за умов механічного зношування

М. М. Бриков

doi:10.15407/mom2020.03.054

Автор(и)

М. М. Бриков Національний університет «Запорізька політехніка», м. Запоріжжя

DOI:

https://doi.org/10.15407/mom2020.03.054

Ключові слова:

сталі, thermal treatment, structure, wear resistance, austenite, martensite, bainite

Анотація

Розглянуто потенційні можливості високовуглецевих низьколегованих сталей як зносостійкого матеріалу в умовах абразивного і інших видів механічного зношування. Показано, що вміст вуглецю в сталі на рівні 1,2% мас. та додаткове легування ~ 3% легувальних елементів сумарно (здебільшого Mn, Cr) дозволяє після гартування з однофазної γ-області отримувати в структурі до 100% нестабільного залишкового аустеніту з температурою початку мартенситного перетворення на рівні 20 ^оС. В умовах безударного малоциклового зношування, коли контактні напруження перевищують границю плинності матеріалу, відбувається пластична деформація і деформаційне мартенситне перетворення аустеніту. Це забезпечує високу зносостійкість, яка перевищує зносостійкість високовуглецевого невідпущеного мартенситу. Додавання до складу сталі кремнію у кількості 1,5-2,0% надає можливість після гартування на залишковий аустеніт проводити його часткове бейнітне перетворення за температури приблизно 250 ^оС. Через підвищений вміст кремнію цементит не утворюється, неперетворений аустеніт збагачується на вуглець і стабілізується до рівня, який забезпечує прийнятну стійкість до ударного руйнування зі збереженням достатньо високої зносостійкості за умов малоциклового механічного зношування. В умовах багатоциклового зношування пластична деформація і подальше мартенситне перетворення нестабільного аустеніту не відбуваються і його зносостійкість виявляється нижчою за мартенсит гартування. Високу зносостійкість високовуглецевих низьколегованих сталей як за умов малоциклового, так і багатоциклового зношування можливо забезпечити за рахунок зневуглецювання поверхневого шару, наприклад, під час нагрівання під гартування. Через знижений вміст вуглецю поверхня загартованої деталі на глибині до 1 мм матиме мартенситну структуру, що забезпечить високу зносостійкість за умов багатоциклового зношування. В той же час аустенітна структура серцевини надасть високу зносостійкість в умовах малоциклового зношування після спрацювання поверхневого шару мартенситу.

Посилання

Kragelskij I. V. Trenie i iznos (Friction and wear), Moskow, Mashgiz, 1962, 383 p. [in Russian].

Tenenbaum M.M. Soprotivlenie abrazivnomu iznashivaniyu (Abrasion resistance), Moskow, Mashinostroenie, 1976. 247 p. [in Russian].

Bogachev I.N., Minc R.I. Kavitacionnoe razrushenie zhelezouglerodistyh splavov (Cavitational destruction of iron-carbon alloys), Moskow,, Sverdlovsk, Mashgiz, 1959,111 p. [in Russian].

Malinov L. S., Malinov V. L. Ekonomnolegirovannye splavy s martensitnymi prevrasheniyami i uprochnyayushie tehnologii (Economic Alloyed Martensitic Alloys and Hardening Technologies), Kharkiv, NNC HFTI, 2007, 346 p. [in Russian].

Chejlyah, A.P. Ekonomnolegirovannye metastabilnye splavy i uprochnyayushie tehnologii (Economical Alloyed Metastable Alloys and Hardening Technologies), Mariupol, PGTU, 2009. 483 p. [in Russian].

Filippov M.A., Litvinov V.S., Nemirovskij Yu.R. Stali s metastabilnym austenitom (Steel with metastable austenite), Moskow, Metallurgiya, 1988, 257 p. [in Russian].

Popov V.S., Brykov N.N., Dmitrichenko N.S. Iznosostojkost pressform ogneupornogo proizvodstva (Wear resistance of molds of refractory production), Moskow, Metallurgiya, 1971. 157 p. [in Russian].

Popov V.S., Brykov N.N., Dmitrichenko N.S., Pristupa P.G. Dolgovechnost oborudovaniya ogneupornogo proizvodstva (Durability of refractory production equipment), Moskow, Metallurgiya, 1978. 232 p. [in Russian].

Schastlivcev V. M., Filippov M. A. Rol principa metastabilnosti austenita Bogacheva-Minca pri vybore iznosostojkih materialov. Metallovedenie i termicheskaya obrabotka metallov. 2005. № 1, p. 6-9 [in Russian].

Brykov M.N., Trenie i iznos, 2006, No. 1, pp. 105-109 [in Russian].

Brykov M. N., Andrushenko M. I., Kulikovskij R. A., Novi materiali i tehnologiyi v metalurgiyi ta mashinobuduvanni, 2006. No. 2, pp. 59-62 [in Russian].

Hesse O., Liefeith J., Kunert M., Kapustyan A., Brykov M., Efremenko V., Tribologie Schmierungstechnik. 2015. Vol. 63, No. 2, pp. 5-13 [in German].

Brykov M. N., Problems of Tribology, 2015, No. 1, pp.113-118 [in Russian].

Bhadeshia H. K. D. H., Proc. R. Soc. A, 2010, Vol. 466, pp. 3-18 [in English]. https://doi.org/10.1098/rspa.2009.0407

Gabarello F. G., Miller M. K., Garcia-Mateo C., Materials Science and Technology, 2014, Vol. 30, pp. 1034-1039 [in English]. https://doi.org/10.1179/1743284714Y.0000000512

Jellinghaus W., Arch. Eisenhutt. 1952. Vol. 23, pp. 459-470[in German]. https://doi.org/10.1002/srin.195200972

Kalinin Yu. A., Petrishinec I., Efremenko V. G., Kapustyan A. E., Brykov M. N., Visnik HNADU, 2020, Vol. 1, No. 88, pp. 58-66 [in Russian].

Brykov N. N., Pugachev G. A., Brykov M. N., Problems of Tribology, 2003, No. 3-4, pp. 158-173 [in Russian].