ФОРМИРОВАНИЕ НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАРТЕНСИТА НА РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ СТАЛИ ПРИ АБРАЗИВНОМ ИЗНАШИВАНИИ
https://doi.org/10.18323/2073-5073-2018-1-60-66
Аннотация
Наиболее распространенным видом механического изнашивания, которому подвержены машины и агрегаты горнодобывающей, строительно-дорожной промышленности и транспорта, является абразивное изнашивание. Разработка новых износостойких материалов и режимов термической обработки для борьбы с этим видом изнашивания остается одной из важнейших проблем материаловедения. Износостойкие материалы в различных условиях механического изнашивания должны обладать структурой с метастабильным аустенитом, превращающимся в дисперсный мартенсит в процессе эксплуатации.
В работе изучается влияние структурных изменений на рабочей поверхности на износостойкость стали Х12МЛ в процессе изготовления, термической обработки и абразивного изнашивания деталей.
Установлено, что при закалке от температур 850–1000 °C в структуре высокохромистой стали Х12МЛ образуется мартенсит, что обеспечивает высокую твердость, однако при этом в условиях абразивного изнашивания не достигается максимальная износостойкость. Повышение температуры нагрева под закалку до 1170 °C приводит к снижению исходной твердости, что связано с растворением карбидов и увеличением количества остаточного аустенита, однако это сопровождается значительным ростом износостойкости при абразивном изнашивании. Остаточный аустенит, полученный в результате высокотемпературной закалки (от 1170 °C), является метастабильным и в процессе изнашивания превращается в мартенсит деформации, это придает стали максимальную износостойкость благодаря высокой способности к фрикционному упрочнению рабочей поверхности. Мартенсит, образующийся на рабочей поверхности стали типа Х12МЛ в процессе абразивного изнашивания, имеет нанокристаллическое строение и периодическое распределение.
Ключевые слова
Об авторах
С. М. НикифороваРоссия
аспирант кафедры металловедения
М. А. Филиппов
Россия
доктор технических наук, профессор, профессор кафедры металловедения
Н. Н. Озерец
Россия
кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры металловедения
Список литературы
1. Коршунов Л.Г. Износостойкость и структурные превращения нестабильных аустенитных сталей при трении // Контактная прочность метастабильных металлических сплавов: межвузовский сборник трудов. Свердловск: УПИ, 1972. № 210. С. 72–86.
2. Жилин А.С., Филиппов М.А. Виды и механизмы изнашивания материалов. Екатеринбург: Уральский ун-т, 2015. 59 с.
3. Иванова В.С. Синергетический анализ синтеза структур наносистем // Сложные системы. 2013. № 4. С. 4–32.
4. Макаров А.В. Повышение износостойкости сплавов железа за счет создания метастабильных и нанокристаллических структур : дис. … д-ра техн. наук. Челябинск, 2009. 424 с.
5. Счастливцев В.М., Калетина Ю.В., Фокина Е.А. Остаточный аустенит в легированных сталях. Екатеринбург: УрО РАН, 2014. 236 с.
6. Глебов В.В., Блинов В.М., Репин Ф.Ф. Механизмы структурного упрочнения азотсодержащей аустенитной стали типа 05Х22АГ14Н7М // Вестник Волжской государственной академии водного транспорта. 2017. № 52. С. 79–87.
7. Скорынина П.А., Макаров А.В., Юровских А.С., Осинцева А.Л. Влияние температуры наноструктурирующей фрикционной обработки на структурно-фазовое состояние, упрочнение и качество поверхности аустенитной хромоникелевой стали // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2017. № 3. С. 103–109.
8. Макаров А.В., Егорова Л.Ю., Табатчикова Т.И., Счастливцев В.М., Яковлева И.Л., Осинцева А.Л. Влияние легирования хромом на структуру и абразивную износостойкость высокоуглеродистых сталей, подвергнутых изотермическому распаду аустенита // Деформация и разрушение материалов. 2013. № 11. С. 31–38.
9. Макаров А.В., Горкунов Э.С., Коган Л.Х., Малыгина И.Ю., Осинцева А.Л. Вихретоковый контроль структурного состояния, твердости и абразивной износостойкости высокопрочного чугуна, подвергнутого лазерной закалке и последующему отпуску // Diagnostics, Resource and Mechanics of Materials and Structures. 2015. № 6. С. 90–103.
10. Филиппов М.А., Лхагвадорж П., Плотников Г.Н. Структурные факторы повышения износостойкости белого хромистого чугуна // Материаловедение и термическая обработка металлов. 2000. № 11. С. 10–13.
11. Геллер Ю.А. Инструментальные стали. 5-е изд. М.: Металлургия, 1983. 527 с. 12. Филиппов М.А., Филиппенков А.А., Плотников Г.Н. Износостойкие стали для отливок. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2009. 358 с.
12. Попов С.М., Антонюк Д.А. Аналитическая модель расчета геометрических составляющих твердой фазы износоустойчивого сплава в условиях контакта с закрепленным абразивом // Проблеми трибологii. 2013. № 2. С. 59–65.
13. Герасимов С.А., Куксенова Л.И., Лаптева В.Г. Структура и износостойкость азотированных конструкционных сталей и сплавов. 2-е изд., испр. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. 518 с.
14. Карабарин Д.А., Тарасов Г.Ф. Методика испытания сталей на абразивную износостойкость // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2012. Т. 1. № 8. С. 20–22.
15. Филиппов М.А., Гервасьев М.А., Плотников Г.Н., Жилин А.С., Никифорова С.М. Формирование структуры износостойких сталей 150ХНМЛ и Х12МФЛ при закалке // Металловедение и термческая обработка металлов. 2015. № 11. С. 5–9.
16. Горелик С.С., Скаков Ю.А., Расторгуев Л.Н. Рентгенографический и электронно-оптический анализ. 3-е изд. М.: МИСИС, 1994. 328 с.
17. Никифорова С.М., Хадыев М.С., Жилин А.С., Филиппов М.А., Рыжков М.А., Озерец Н.Н. Новые режимы обработки высокохромистых сталей с высокой износостойкостью для насосов буровых установок // Фундаментальные исследования. 2016. № 10-1.
18. С. 73–77.
19. Korshunov L.G., Makarov A.V., Chernenko N.L. Ultrafine Structures Formed upon Friction and their Effect on the Tribological Properties of Steels // The Physics of Metals and Metallography. 2000. Vol. 90. № 1. P. 48–58.
20. Бернштейн М.Л. Структура деформированных металлов. М.: Металлургия, 1977. 490 с.
Рецензия
Для цитирования:
Никифорова С.М., Филиппов М.А., Озерец Н.Н. ФОРМИРОВАНИЕ НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАРТЕНСИТА НА РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ СТАЛИ ПРИ АБРАЗИВНОМ ИЗНАШИВАНИИ. Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2018;(1):60-66. https://doi.org/10.18323/2073-5073-2018-1-60-66
For citation:
Nikiforova S.M., Filippov M.A., Ozerets N.N. THE FORMATION OF NANOCRYSTALLINE MARTENSITE ON A WORKING SURFACE OF TOOL STEEL IN THE CASE OF ABRASIVE WEAR. Science Vector of Togliatti State University. 2018;(1):60-66. (In Russ.) https://doi.org/10.18323/2073-5073-2018-1-60-66