Механізм підвищення зносостійкості сталі 110Г13Л модифікуванням, дисперсійним і дисперсним нітридним зміцненням

Автор(и)

  • С.Я. Шипицин Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України https://orcid.org/0009-0004-6406-5345
  • Г.Є. Федоров Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України https://orcid.org/0009-0006-3284-0137
  • М.В. Карпець Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського» (Київ, Україна) https://orcid.org/0000-0001-9528-1850
  • В.А. Локтіонов-Ремізовський Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України https://orcid.org/0009-0009-6122-6410
  • І.Ф. Кірчу Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України https://orcid.org/0009-0008-8785-9008
  • Д.І. Лиховей Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України (Київ, Україна) https://orcid.org/0009-0008-3223-107X
  • Т.В. Степанова Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України (Київ, Україна) https://orcid.org/0009-0002-5489-9595

DOI:

https://doi.org/10.15407/steelcast2023.04.05

Ключові слова:

високомарганцеві сталі, дисперсійне зміцнення, дисперсне нітридне зміцнення, ударно-деформаційне зміцнення, мартенсит, зносостійкість

Анотація

Проаналізовано сучасний стан промислового виробництва зносостійких литих деталей із високомарганцевих сталей з використанням різних технологій їх легування, мікролегування та модифікування з метою підвищення зносостійкості не тільки в умовах ударно-абразивного, але і в умовах суто абразивного зносу. Показано, що незважаючи на велику кількість технологій виробництва зносостійких деталей із цих сталей, прості й високоефективні способи відсутні. Перспективними напрямами є дисперсійне зміцнення металу модифікуванням і мікролегуванням сталей, зокрема азотом і ванадієм, дисперсне зміцнення легуванням сталей титаном, ніобієм тощо та використання оптимальних режимів термічного оброблення. Для умов інтенсивного ударно-абразивного зносу важливим є встановлення закономірностей впливу ступеня ударної деформації на формування поверхневого мартенситного шару у виробах після мікролегування та модифікування сталей азотом, дисперсійного й дисперсного нітридного зміцнення металу. Показано, що дисперсійне нітридне зміцнення металу модифікуванням сталі азотом або спільним додаванням в неї азоту й ванадію та дисперсне зміцнення металу після одночасного додавання азоту, титану та ніобію суттєво диспергують аустенітне зерно сталі як у литому стані, так і після гартування. Зміна структури сталей внаслідок зміцнення металу суттєво впливає на їх механічні властивості після різних режимів термічного оброблення. Дисперсійне нітридванадієве зміцнення підвищує на 15...17 % міцність і на 45...50 % пластичність, а дисперсне нітридне зміцнення — на 45...60 % пластичність при збереженні рівня міцності та незначному зниженні ударної в’язкості. Показано вплив ступеня ударної деформації на формування e та a-мартенситу, встановлено чітку залежність між підвищенням ступеня ударної деформації та збільшенням кількості a-фази в здеформованому шарі. Ударне деформування біля 16,6 % підвищує в деформованому шарі від 40 % до 98 % кількість a-мартенситу, що забезпечує підвищення твердості деформованого шару від 24 HRC до 36 HRC. Відзначено, що модифікування азотом, дисперсійне нітридне та ударно-деформаційне зміцнення високомарганцевих сталей підвищують в 1,5...2,0 рази їх зносостійкість в умовах сухого тертя ковзанням і в 1,7...2,0 рази в умовах абразивного зношування з використанням незакріпленого й закріпленого абразиву.

Посилання

Klevtsov, G.V., Klevtsova, N.A., Kukushkin, S.S., Kozhanova, N.V. (2004). The influence of static and cyclic loading on martensitic transformations of austenitic steel 110G13L. Fundamental Research, 5, p. 96 [in Russian].

Chumanov, I.V., Porsev, M.A. (2012). On the influence of the chemical composition of the metal on the heat treatment regime of castings made of steel grade 110G13L. Bulletin of the South Ural State University, 39, 59-63 [in Russian].

Kolokoltsev, V.M., Limarev, P.S. (2005). Influence of the ratio of components on the structure and properties of manganese steels. Polzunovskiy herald, no. 2 (part 2), 139-141 [in Russian].

Garost, A.I. (2005). The influence of technological factors on the structure and properties of high-manganese steel castings. Casting and metallurgy, 1, 126-131 [in Russian].

Garost, A.I. (2005). Influence of modification on the nature of primary crystallization and properties of high-manganese steel castings. Casting and metallurgy, 3, 51-57 [in Russian].

Shtremel, M.A., Kovalenko, I.A. (1987). On the mechanism of hardening of Hadfield steel. Physics of metals and metal science, 1(63), 172-180 [in Russian].

Korshunov, L.G. (1992). Structural transformations during friction and wear resistance of austenitic steels. Physics of metals and metal science, 8, 3-21 [in Russian].

Korshunov, L.G., Chernenko, N.L. (1987). Structural transformations during friction and wear resistance of alloys of the Fe — Mn system containing E-martensite. Physics of metals and metal science, 8(63), 319-328 [in Russian].

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-03-08