Підвищення зносостійкості економнолегованих сталей

Abstract

UK: Постановка проблеми. Досліджено вплив зносу на утворення «білої смуги» у метастабільних аустенітних, мартенситно-аустенітних та вториннотвердіючих сталях системи Cr–Mn–Ti, що додатково леговані Mo, B, V. Показано вплив структури та фазового складу на зносостійкість економнолегованих метастабільних та вториннотвердіючих сталей. Виклад основного матеріалу. Наплавлення досліджуваних матеріалів проводилося в мідні форми з різною швидкістю примусового охолодження. Досліджувалися метастабільні аустенітні, мартенситно-аустенітні та вториннотвердіючі сталі системи Cr–Mn–Ti, додатково леговані Mo, B, V. Додаткове легування цих сталей титаном у кількості 2...5 % сприяло запобіганню сколам по зоні сплавлення. Поблизу лінії сплаву міститься зона основного металу шириною 7...15 мкм. Після випробування за об'ємної температури робочої частини зразка ТV = 553…573 К контактних об'ємах наплавленого металу типу 30Х2В8Ф виявлено розширення меж зерен, лінії зсуву, більш дрібне порівняно з нижчими шарами зерно. Поза зоною пластичної деформації величина зерен відповідає їх розмірам до початку випробувань, межі зерен відносно тонкі. Кількість та розташування спостерігаються за збільшень Х430, Х80О карбідів також аналогічні структурним характеристикам наплавленого металу типу 30Х2В8Ф. За близьких значень контактного тиску в парі тертя – час утворення тріщини критичної довжини зростає із збільшенням ефективної поверхневої енергії γе (що включає енергію пластичної деформації). Таким чином, показники тріщиностійкості (КС, j-інтеграл, δС) а отже, й опір зношуванню, мартенситностаріючих сталей вищі, ніж метастабільних та інструментальних сталей. Висновки. Проведені дослідження підтверджують можливість утворення «білої смуги» як у сплавах, що мають високу концентрацію елементів – аустенізаторів (Мn, С, Ni), так і за легування карбідотвірними елементами з відносно невисокою спорідненістю до вуглецю (V, Мo). Показники тріщиностійкості (КС, j-інтеграл, δС) а, отже, й опір зношуванню, мартенситностаріючих сталей вищі, ніж метастабільних та інструментальних сталей.

EN: Problem statement. The influence of wear on the formation of a “white band” in metastable austenitic, martensitic-austenitic and secondary hardening steels of the Cr−Mn−Ti system, additionally alloyed with Mo, B, V, is studied. The influence of structure and phase composition on the wear resistance of economically alloyed metastable and secondary hardening steels is shown. Results. Surfacing of the studied materials was conducted in copper molds with different rates of forced cooling. Metastable austenitic, martensitic-austenitic and secondary hardening steels of the Cr−Mn−Ti system additionally alloyed with Mo, B, V are studied. Additional alloying of these steels with titanium in an amount of 2...5 % contributed to the prevention of spalling along the fusion zone. Near the fusion line there is a base metal zone with a width of 7...15 µm. After testing at the volume temperature of the working part of the specimen ТV = 553…573 K in the contact volumes for deposited metal of the 30Cr2W8V type, broadening of the grain boundaries, shear lines, finer grains compared to the underlying layers are revealed. Outside the zone of plastic deformation, the size of the grains corresponds to their sizes before the start of testing, the grain boundaries are relatively thin. The number and location of carbides observed at X430, X80O magnifications are also similar to the structural characteristics for deposited metal of the 30Cr2W8V. At close values of the contact pressure in the friction pair, the time of formation of a crack of critical length increases with an increase in the effective surface energy γе (including the energy of plastic deformation). Thus, the crack resistance indices (CR, j-integral, δС) and, consequently, the wear resistance of maraging steels are higher than those of metastable and tool steels. Conclusions. The conducted studies confirm the possibility of the formation of a "white band" both in alloys with a high concentration of elements − austenitizers (Mn, C, Ni), and when alloyed with carbide-forming elements with a relatively low affinity for carbon (V, Mo). The crack resistance indices (CR, j-integral, δС) and, consequently, the wear resistance of maraging steels is higher than those of metastable and tool steels.