ВИЗНАЧЕННЯ ВПЛИВУ МЕТАСТАБІЛЬНОГО АУСТЕНІТУ В ПОВЕРХНЕВОМУ ШАРІ НА АБРАЗИВНУ ЗНОСОСТІЙКІСТЬ СПЛАВІВ НА ОСНОВІ ЗАЛІЗА

Анотація

Мета роботи. Розглянути і узагальнити результати досліджень, які показують вплив метастабільного аустеніту на поверхневий шар сталей для того, щоб підвищіти абразивну зносостійкость. Показати, що  в ряді випадків для підвищення зазначених характеристик у структурі поверхневого шару сплавів слід за рахунок різних обробок отримувати поряд з іншими складовими метастабільний залишковий аустеніт. Привести дані, які показують, що можна отримати ефект самозагартування при навантаженні, в результаті зовнішнього впливу відбувається утворення поновлюваного мартенситного високоміцного шару, що забезпечує захист від руйнування. Представити нові данні о перевагах диференційованого підходу до вибору структури з урахуванням конкретних умов випробувань властивостей чи експлуатації. Стосовно них слід оптимізувати кількість та стабільність аустеніту по відношенню до деформаційного мартенситного перетворення (ДМП).

Методи дослідження. Цементовані сталі 20Х, 18ХГ, 12Х13, 12ХН3А, та 12Х2Н4А, У8, ШХ15 випробовували на абразивну зносостійкість на установці Х4Б. Випробування на абразивне зношування проводили на установці, яку сконструювали за схемою Брінеля-Хауорта. Мікроструктуру вивчали на мікрошліфах, які виготовляли по загальноприйнятій методиці полірування і травлення. Були проведені металографічні та дюрометрічні дослідження. Цементацію проводили у твердому карбюризаторі з добавками, що запобігали окисленню поверхні.

Отримані результати. Встановлено, що для підвищення експлуатаційних властивостей цементованих сталей необхідно використовувати ефект самозагартування при навантаженні. Визначено, що неоднозначні оцінки впливу залишкового аустеніту на властивості цементованих сталей обумовлені тим, що часто не враховуються умови навантаження, кількість та стабільність аустеніту, які мають бути оптимальними для          кожного конкретного випадку. Було показано, що доцільно в ряді випадків забезпечити отримання після ХТО великої кількості метастабільного аустеніту, а потім за допомогою деформації або (і) термообробок, а також інших впливів викликати його часткове перетворення на мартенсит.

Наукова новизна. У роботі розглядається альтернативна точка зору, згідно з якою при динамічних навантаженнях дифузійнолегованих сталей слід створювати за рахунок розсмоктування дифузійного шару підшар із метастабільним аустеніт. Для отримання зносостійких термодифузійних шарів великої товщини доцільно створювати структуру білих хромомарганцевих чавунів із метастабільним аустенітом. Ефективне для зміцнення цементованих сталей використання джерел концентрованої енергії, що забезпечує високу твердість поверхні та отримання необхідної кількості метастабільного аустеніту у структурі. Крім того, це дозволяє створювати дискретну структуру, що є чергуванням в заданій послідовності твердих і м'яких складових і істотно підвищити зносостійкість.

Практична цінність. Підвищення механічних властивостей сталей дозволяє збільшити експлуатаційну стійкість деталей машин, що є важливою задачею матеріалознавства. Одним із напрямків її вирішення є отримання в сталях багатофазної структури, однією зі складових якої є метастабільний аустеніт, в якому відбувається  при навантаженні динамічне деформаційне мартенситне перетворення (ДДМП) ефект само гартування при навантаженні (СГН). Способи отримання в структурі поверхневого шару сплавів на залізній основі поряд з іншими складовими метастабільного залишкового аустеніту для підвищення зносостійкості при абразивному впливі легко реалізуються в умовах виробництва. Необхідно використати диференційований підхід до вибору структури з урахуванням конкретних умов випробувань властивостей чи експлуатації.