Исследование возможности управления свойствами конструкционной стали способами поверхностного упрочнения

Abstract

RU: Цель. Для очистки мелких отливок широко применяют дробеметные аппараты периодического действия. Работоспособность этих машин определяется в основном износостойкостью рабочих органов, которые испытывают интенсивный ударно-абразивный износ. Необходим режим поверхностного упрочнения, в результате которого можно получить повышение износостойкости лопастей дробеметных машин и тем самым снизить затраты на их изготовление и замену. Методика. Предложенный режим поверхностного упрочнения заключается в проведении цементации и последующей закалки с различных температур. Такая поверхностная обработка позволяет получить в структуре наряду с мартенситом и карбидами большое количество остаточного аустенита (Аост), который претерпевает деформационное мартенситное превращение при изнашивании (ДМПИ) в зоне контакта. Результаты. Показано, что изменяя температуру под закалку, можно управлять фазовым составом, количеством и метастабильностью остаточного аустенита и механическими свойствами цементованной стали. Остаточный аустенит в этом случае, отнюдь не снижает, как это принято считать, а напротив, повышает абразивную износостойкость цементованной стали. Установлено, что для повышения сопротивления изнашиванию сталей поверхностная обработка должна быть направлена на получение в поверхностном слое метастабильной аустенитно-мартенситно-карбидной структуры, в которой метастабильный остаточный аустенит способен к ДМПИ. ДМПИ вызывает дополнительное самоупрочнение поверхностного рабочего слоя в виду образования более дисперсного и более твердого мартенсита деформации в сравнении с мартенситом закалки. Определены оптимальные режимы упрочнения, позволяющие повысить износостойкость деталей в 3-4 раза. Научная новизна. Разработаны новые режимы поверхностного упрочнения низколегированной стали. Практическая значимость. Проведенные производственные испытания лопастей дробеметных установок из стали 20ГЛ, термообработанных с использованием новых режимов упрочнения, показали, что эти детали, имеют срок службы до 90-96 ч, что в 3-4 раза превышает срок службы лопастей, применяющихся на производстве без обработки.

UK: Мета. Для очищення дрібних виливків широко застосовують дробеметні апарати періодичної дії. Працездатність цих машин визначається в основному зносостійкістю робочих органів, які відчувають інтенсивний ударно- абразивний знос. Потрібен режим поверхневого зміцнення, в результаті якого можна отримати підвищення зносостійкості лопатей дробометних машин і тим самим знизити витрати на їх виготовлення та заміну. Методика. Запропонований режим поверхневого зміцнення полягає в проведенні цементації і подальшого гарту з різних температур. Така поверхнева обробка дозволяє отримати в структурі поряд з мартенситом і карбідами велику кількість залишкового аустеніту (Азал), який зазнає деформаційне мартенситне перетворення при зношуванні (ДМПЗ) в зоні контакту. Результати. Показано, що змінюючи температуру під загартування, можна управляти фазовим складом, кількістю і метастабільністю залишкового аустеніту та механічними властивостями цементованної сталі. Залишковий аустеніт в цьому випадку, аж ніяк не знижує, як це прийнято вважати, а навпаки, підвищує абразивну зносостійкість цементованної сталі. Встановлено, що для підвищення опору зношування сталей поверхнева обробка повинна бути спрямована на отримання в поверхневому шарі метастабільної аустенітно-мартенситно-карбідної структури, в якій метастабільний залишковий аустеніт здатний до ДМПЗ. ДМПЗ викликає додаткове самозміцнення поверхневого робочого шару шляхом утворення більш дисперсного і більш твердого мартенситу деформації в порівнянні з мартенситом гарту. Визначено оптимальні режими зміцнення, що дозволяють підвищити зносостійкість деталей в 3-4 рази. Наукова новизна. Розроблено нові режими поверхневого зміцнення низьколегованої сталі. Практична значимість. Проведені виробничі випробування лопатей дробометних установок зі сталі 20ГЛ, термооброблених з використанням нових режимів зміцнення, показали, що ці деталі, мають термін служби до 90-96 год, що в 3-4 рази перевищує термін служби лопатей, що застосовуються на виробництві без обробки.

EN: Purpose. For cleaning small castings are widely used blast units machines periodic action. Working capacity these machines is mainly determined by the durability of working bodies that are experiencing Shock intensity abrasive wear. Needs some regime of surface hardening, as a result of which you can increase the wear resistance of the blades shot blasting machines and thereby reduce the expense for their manufacturing and replacement. Methodology. Proposed regime of surface hardening is carburizing and holding followed hardening from different temperatures. This surface treatment allows to obtain in the structure along with martensite and carbides large amount of residual austenite (Ares), that undergoes deformation martensite transformation in wear (DMPW) in the contact zone. Findings. It is shown that by changing the temperature of the hardening can be controlled phase composition, the number of metastable residual austenite and mechanical properties of carburized steel. Residual austenite in this case, is not reduced, as is commonly believed, but rather increases the abrasive wear resistance of carburized steel. It was found that to improve the wear resistance of steels surface treatment should be aimed at obtaining a surface layer of metastable austenitemartensite- carbide structure in which metastable residual austenite capable of DMPW. DMPW causes additional self-strengthening of surface layers of the working means and the formation of a particulate solid a martensite deformation compared with martensite hardening. Determined the optimal hardening regimes that improve wear resistance of parts 3-4 times. Originality. Developed new regimes of surface hardening low alloy steel. Practical value. Conducted production tests of the blades of steel shot blasting systems 20Mn, heat-treated using new regimes of hardening, showed that these details have a lifespan of up to 90-96 hours, which is 3-4 times the service life of the blades that are used in manufacturing without treatment.