д.т.н., профессор, зав. кафедрой технологий металлургии и литейных процессов,
455000, Челябинская обл., Магнитогорск, пр. Ленина, 38
Dr. Sci. (Eng.), Professor, Head of the Chair “Technology of Metallurgy and Foundry Processes”,
Magnitogorsk, Chelyabinsk Region
к.т.н., доцент кафедры технологий металлургии и литейных процессов,
455000, Челябинская обл., Магнитогорск, пр. Ленина, 38
Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor of the Chair “Technology of Metallurgy and Foundry Processes”,
Magnitogorsk, Chelyabinsk Region
к.т.н., старший преподаватель кафедры технологий металлургии и литейных процессов,
455000, Челябинская обл., Магнитогорск, пр. Ленина, 38
Cand. Sci. (Eng.), Senior Lecturer of the Chair “Technology of Metallurgy and Foundry Processes”,
Magnitogorsk, Chelyabinsk Region
д.т.н., профессор кафедры технологий металлургии и литейных процессов,
455000, Челябинская обл., Магнитогорск, пр. Ленина, 38
Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Chair “Technology of Metallurgy and Foundry Processes”,
Magnitogorsk, Chelyabinsk Region
магистрант кафедры технологий металлургии и литейных процессов,
455000, Челябинская обл., Магнитогорск, пр. Ленина, 38
MA Student of the Chair “Technology of Metallurgy and Foundry Processes”,
Magnitogorsk, Chelyabinsk Region
В работе рассмотрены основные факторы, которые влияют на износостойкость высокомарганцевой стали, а также представлен обзор отечественных и зарубежных научных трудов, посвященных изучению этой проблемы. Сделаны выводы по материалам, представленным в изученных работах, а также сформулирована цель исследований, имеющих большую актуальность для промышленных предприятий, производящих и эксплуатирующих детали из стали Гадфильда. Рассмотрены материалы, использованные для обработки жидкой стали, технология получения экспериментальных изделий из высокомарганцевой стали, химический состав сплава, взятый за базу, методика и оборудование, применяющееся для определения скорости охлаждения сплавов в литейной форме, а также для изучения износостойкости в условиях абразивного и ударно-абразивного изнашивания, закалки и термического анализа. Представлены результаты исследований по легированию стали Гадфильда азотированными ферросплавами и комплексной лигатурой. Графически показаны зависимости коэффициентов абразивной и ударно-абразивной износостойкости при реализации различных схем легирования исследуемой стали выбранными материалами. Кроме этого, представлены результаты влияния использованных легирующих элементов на износостойкость высокомарганцевой стали при реализации различных условий изнашивания. Установлены концентрации легирующих элементов, при которых коэффициент абразивной и ударно-абразивной износостойкости имеет максимальное значение. Кроме того, приведены результаты термического анализа. Изучены процессы, протекающие при нагреве отливок из стали Гадфильда под закалку. Установлены температурные интервалы протекания таких процессов, как выделение избыточных фаз, растворение легированного цементита в аустените, полное растворение фосфидной эвтектики и карбидов легирующих элементов. Также определены температурные границы протекания процессов окисления стали и ее обезуглероживания. По результатам проведенных исследований даны некоторые рекомендации по увеличению износостойкости отливок из высокомарганцевой стали для различных условий эксплуатации и выбору температур для проведения термической обработки этих изделий.
In the introduction, the authors considered the main factors influencing the wear resistance of high-manganese steel and reviewed the domestic and foreign papers devoted to this problem. A conclusion was made on the basis of these materials and the research goal was set which is quite urgent for the enterprises producing and using parts made of Hadfield steel. Further, materials and research methods were considered. There is description of the materials used for processing of liquid steel, the technology of production of experimental samples from high-manganese steel, chemical composition of the alloy used as the basic one, methods and equipment used for calculation of cooling rate of the melt in the casting mold and for the investigation of wear resistance in terms of abrasive and impact-abrasive wear, equipment for hardening and thermal study. The third part of the paper contains the results of investigation of Hadfield steel alloyed with nitride ferroalloys and with complex addition alloy. The graphs show the dependence of abrasive and impact-abrasive wear resistance coefficients on different alloying schemes of the investigated steel with the selected materials. Besides, one can see how the used alloying elements influence the wear resistance of high-manganese steel under different wear conditions. The concentrations of alloying elements have been found, which provide the maximum value of abrasive and impact-abrasive wear resistance coefficient. The results of the thermal study are also given. The processes were investigated, which develop when castings from Hadfield steel are heated for hardening. The research work made it possible to define temperature ranges for such processes as separation of excess phases, dissolution of alloyed cementite in austenite, complete dissolution of phosphide eutectic and carbides of the alloying elements. Temperature ranges of the steel oxidation and decarburization processes were defined. The final part of the paper contains the conclusions of the investigation work and some recommendations aimed at improving the wear resistance of castings made of high-manganese steel for different operating conditions as well as recommendations on the temperatures of thermal treatment for these products.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.