ВИБІР МОДИФІКАТОРІВ ВИСОКОМАРГАНЦЕВОЇ СТАЛІ В ЗАЛЕЖНОСТІ ВІД УМОВ ЕКСПЛУАТАЦІЇ ДЕТАЛЕЙ ГІРНИЧО-ЗБАГАЧУВАЛЬНОГО ОБЛАДНАННЯ
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6885-2026-1-1Ключові слова:
сталь Гадфільда, модифікація, бор, ніобій, ударна в'язкість, зносостійкість, лужне середовище.Анотація
Мета роботи. Встановити оптимальний модифікатор підвищення міцнісних та пластичних властивостей високомарганцевої сталі Гадфільда, а також і зносостійкості при сухому та мокрому помелі в лужному середовищі.
Методи дослідження. Випробування на ударно-абразивну зносостійкість при мокрому і сухому помелі проводили в кульовому млині. Випробування на розрив проводили на машині УРМ-50. Визначення ударної в'язкості зразків з U-подібним надрізом проводили на маятниковому копрі МК-30А згідно ДСТУ ISO 148-1:2022. Твердість за Брінеллем визначали згідно ДСТУ ISO 6506-1:2007.
Отримані результати. Виходячи з результатів експериментальних досліджень, встановлено, що оптимальним способом підвищення фізико-механічних властивостей і зносостійкості високомарганцевої сталі при сухому подрібненні є комплексне модифікування титаном і ванадієм з попереднім розкисленням алюмінієм. Оптимальним технологічним фактором, який підвищує зносостійкість деталей з високомарганцевої сталі при мокрому помелі в лужному середовищі, є модифікування розплаву 0.05 ... 0.15% Nb з попереднім розкисленням алюмінієм.
Наукова новизна. У сталі, модифікованої алюмінієм, виявлено плівкові нітриди алюмінію, навколо яких, очевидно, відбувається корозійна руйнація. При модифікуванні Nb у межах 0.06–0.12% плівкові нітриди практично відсутні. Основну масу включень склали комплексні нітриди алюмінію та ніобію, а також карбонітриди ніобію. Вплив ніобію на зносостійкість позитивно і при мокрому помелі має яскраво виражений екстремальний характер з оптимумом при вмісті 0.12 % Nb.
Практична цінність. Визначено оптимальний спосіб підвищення фізико-механічних властивостей та зносостійкості високомарганцевої сталі при сухому подрібненні, а саме комплексна модифікація титаном та ванадієм з попереднім розкисленням алюмінієм.Оптимальним технологічним фактором, що підвищує зносостійкість деталей високомарганцевої сталі при мокрому помелі в лужному середовищі, є модифікація розплаву ніобієм. Запропоновані рекомендації дозволять знизити матеріаломісткість гірничо-збагачувального обладнання, удосконалити виробництво, підвищити надійність та довговічність деталей із високомарганцевої сталі.
Посилання
Ol’shanetskii, V. E., Snezhnoi, G. V., Sazhnev, V. N. (2016). Structural and magnetic stability of austenite in chromium-nickel and manganese steels with cold deformation. Metal science and heat treatment, 58, 5-6, 311-317. https://doi.org/10.1007/s11041-016-0009-5
Snizhnoi, H., Sazhnev, V., Snizhnoi, V., Mukhachev, A. (2024). Details of mining beneficiation equipment made of medium manganese wear-resistant steel. IOP Con-ference Series: Earth and Environmental Science, 1348, art. no. 012027. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1348/1/012027
Sabzi, M., Farzam, M. (2019). Hadfield manganese austenitic steel: a review of manufacturing processes and properties. J. Mater. Res. Express, 6, art. no. 1065C2. https://doi.org/10.1088/2053-1591/ab3ee3
Dong, Y., Tao, Z., Sun, C., Wu, H., Gao, X., Du L. (2022). On the continuous cooling transformation of deformed austenite and relationship to properties in medium-Mn steel. J. Mater. Sci., 57, 22042-22052. https://doi.org/10.1007/s10853-022-07859-5
Bhattacharya, A., Biswal, S., Barik, R., Mahato, B., Ghosh M., Mitra, R., Chakrabarti, D. (2024). Comparative interplay of C and Mn on austenite stabilization and low temperature impact toughness of low C medium Mn steels. Materials Characterization, 208, art. no. 113658. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2024.113658
Wang, R., Zhang, W., Zhang, F., Fu, H., Huang, Q., Wu, H., Li, Z., Shan, Q. (2023). The effect of RRA treatment on mechanical properties and wear behavior in vanadium micro-alloyed Hadfield's steel J. Materials Research and Technology, 24, 9884-9896, https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.05.156
Wang, Y., Chen, S., Deng, X., Zhang, X., Luo, Z., Liu T. (2026). Comparative analysis of oxidation mechanisms in V-containing and V-free high-manganese austenitic heat-resistant steels at 1173 K. High Temperature Corrosion of mater., 103, art. no. 5. https://doi.org/10.1007/s11085-025-10361-3
Varela, L., Tressia, G., Masoumi, M., Bortoleto, E., Regattieri, C., Sinatora, A. (2021). Roller crushers in iron mining, how does the degradation of Hadfield steel components occur? Engineering Failure Analysis, 122, art. no. 105295. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2021.105295
Sazhnev, V. M., Snizhnoi, H.V. (2023). The influ-ence of technological parameters on the physical, mechan-ical and operational properties of wear-resistant austenitic high-mannan steel. Metallofizika i Noveishie Tekhnologii, 45, 4, 503–522. https://doi.org/10.15407/mfint.45.04.0503
Mousavi Anijdan, S.H., Sabzi, M., Najafi, H., Jafari, M., Eivani, A.R., Park, N., Jafarian, H.R. (2021). The influence of aluminum on microstructure, mechanical properties and wear performance of Fe – 14 % Mn – 1.05% C manganese steel. J. of Materials Research and Technology, 15, 4768–4780. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2021.10.054
Sazhnev, V.M., Snizhnoi, H.V. (2024). Improving the properties of high-manganese steels by heat treatment methods. Metallofizika i Noveishie Tekhnologii, 46, 11, 1111–1124. https://doi.org/10.15407/mfint.46.11.1111
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Положення про авторські права Creative Commons
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
-
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
-
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
-
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
