НОВЫЙ КЛАСС ЦЕМЕНТУЕМЫХ СТАЛЕЙ

Анотація

Для деталей, подвергающихся интенсивному ударно-абразивному воздействию в промышленности широко используется аустенитная высокоуглеродистая марганцевая сталь 110Г13Л. Ее недостатками являются сравнительно невысокий уровень предела текучести и трудная обрабатываемость резанием. Последние обусловливает применение ее преимущественно в литом состоянии и затрудняет использование для деталей, от которых требуются точные размеры. Для устранения указанных выше недостатков автором было предложено создать новый класс малоуглеродистых марганцевых сталей, существенно превосходящих 110Г13Л по уровню предела текучести и обрабатываемости резанием. Примером таких сталей являются (08­14)Х3Г2МФБДЮ, 08Х2Г(3-5)МФ, 08Г(4-10)АФ, 08Г(4-10)ТЮ, которые по свойствам либо не уступают, либо превосходят известные цементируемые стали.. После закалки и низкого (числитель) и высокого (знаменатель) отпусков новые стали имеют следующие механические свойства: s0,2 ³ 870/650 МПа, sВ ³ 1000/720 МПа, d ³ 10/16 %, y ³ 50/60 %, KCU ³ 0,7/1,2 МДж/м2. Низкоуглеродистые стали, содержащие 7-8 % Mn, с микродуплексной структурой могут применяться для деталей, работающих при температурах до 100 оС. Отличительной особенностью новых сталей является возможность получения в их поверхностном слое после цементации и термообработки различного количества армированного карбидами и карбонитридами метастабильного аустенита. В процессе изнашивания он претерпевает динамическое деформационное мартенситное превращение (ДДМП).
Определение абразивной износостойкости исследованных сталей после цементации и закалки с различных температур показывает, что наиболее высоким сопротивлением изнашиванию обладают стали, в поверхностном слое которых содержится 40-50 % аустенита, интенсивно превращающегося в мартенсит деформации. Прирост его на изнашиваемой поверхности должен составлять не менее 30-40 %. Не растворившиеся карбиды, имеющиеся в структуре, увеличивают сопротивление абразивному изнашиванию. Стали с преимущественно мартенситной структурой (менее 20 % остаточного аустенита), имеют существенно более низкую абразивную износостойкость
Закалка в исследованных цементированных сталях снижает абразивную износостойкость, если из-за растворения большого количества карбидов и карбонитридов при повышенных температурах нагрева чрезмерно возрастает стабильность аустенита по отношению к ДДМП.
В случае интенсивного ударно-абразивного воздействия наиболее низкую абразивную износостойкость имеют стали, в которых после закалки структура поверхностного слоя является преимущественно мартенситной или мартенситно-карнбидной. Это обусловлено образованием микротрещин в высокоуглеродистом мартенсите и выкрашиванием объемов металла под влиянием динамических нагрузок. Для условий интенсивного ударно-абразивного воздействия необходимо получать в цементированном слое преимущественно аустенитную структуру. Это достигается в низкоуглеродистых сталях, содержащих 7-8 % марганца, после их цементации и закалки с 1000-1100 оС. Важно применительно к конкретным условиям ударно-абразивного воздействия обеспечить оптимальный уровень стабильности аустенита по отношению к ДДМП, При малой стабильности аустенита уже при кратковременном ударно-абразивном воздействии в поверхностном слое образуется большое количество мартенсита деформации, и g ® a² превращение завершается. Это исключает дальнейшую возможность релаксации микронапряжений и снижает износостойкость. Аналогичный результат наблюдается и при чрезмерно высокой стабильности аустенита, когда не протекает ДДМП. Применение новых марганцевых цементуемых сталей открывает широкие возможности в повышении долговечности деталей машин.