Структура и износостойкость хромомарганцевого наплавленного металла

Приведены результаты исследований структуры и износостойкости наплавленного порошковыми лентами низкоуглеродистого металла различных структурных классов, содержащего примерно 13 % хрома и от 2 до 12 % марганца. Исследована возможность повышения износостойкости наплавленного металла за счет последующ...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2012
Hauptverfasser:	Малинов, В.Л., Малинов, Л.С.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України 2012
Schriftenreihe:	Автоматическая сварка
Schlagworte:	Научно-технический раздел
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/101234
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Структура и износостойкость хромомарганцевого наплавленного металла / В.Л. Малинов, Л.С. Малинов // Автоматическая сварка. — 2012. — № 7 (711). — С. 13-18. — Бібліогр.: 13 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-101234
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1012342016-06-02T03:02:14Z Структура и износостойкость хромомарганцевого наплавленного металла Малинов, В.Л. Малинов, Л.С. Научно-технический раздел Приведены результаты исследований структуры и износостойкости наплавленного порошковыми лентами низкоуглеродистого металла различных структурных классов, содержащего примерно 13 % хрома и от 2 до 12 % марганца. Исследована возможность повышения износостойкости наплавленного металла за счет последующих после наплавки отпуска и цементации. Показано, что получение в структуре наплавленного металла наряду с мартенситом оптимального количества метастабильного аустенита повышает его износостойкость. Results of investigation of the structure and wear resistance of low-carbon metal of various structural classes deposited with flux-cored strips, containing approximately 13% chromium and different amounts of manganese (from 2 up to 12 %), are given. Possibility of increasing the deposited metal wear resistance due to tempering and carbonizing after surfacing, was studied. It is shown that obtaining the optimum quantity of metastable austenite in the deposited metal structure, alongside with martensite, improves its wear resistance. 2012 Article Структура и износостойкость хромомарганцевого наплавленного металла / В.Л. Малинов, Л.С. Малинов // Автоматическая сварка. — 2012. — № 7 (711). — С. 13-18. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. 0005-111X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/101234 621.791.92.042-418 ru Автоматическая сварка Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Научно-технический раздел Научно-технический раздел
spellingShingle	Научно-технический раздел Научно-технический раздел Малинов, В.Л. Малинов, Л.С. Структура и износостойкость хромомарганцевого наплавленного металла Автоматическая сварка
description	Приведены результаты исследований структуры и износостойкости наплавленного порошковыми лентами низкоуглеродистого металла различных структурных классов, содержащего примерно 13 % хрома и от 2 до 12 % марганца. Исследована возможность повышения износостойкости наплавленного металла за счет последующих после наплавки отпуска и цементации. Показано, что получение в структуре наплавленного металла наряду с мартенситом оптимального количества метастабильного аустенита повышает его износостойкость.
format	Article
author	Малинов, В.Л. Малинов, Л.С.
author_facet	Малинов, В.Л. Малинов, Л.С.
author_sort	Малинов, В.Л.
title	Структура и износостойкость хромомарганцевого наплавленного металла
title_short	Структура и износостойкость хромомарганцевого наплавленного металла
title_full	Структура и износостойкость хромомарганцевого наплавленного металла
title_fullStr	Структура и износостойкость хромомарганцевого наплавленного металла
title_full_unstemmed	Структура и износостойкость хромомарганцевого наплавленного металла
title_sort	структура и износостойкость хромомарганцевого наплавленного металла
publisher	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
publishDate	2012
topic_facet	Научно-технический раздел
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/101234
citation_txt	Структура и износостойкость хромомарганцевого наплавленного металла / В.Л. Малинов, Л.С. Малинов // Автоматическая сварка. — 2012. — № 7 (711). — С. 13-18. — Бібліогр.: 13 назв. — рос.
series	Автоматическая сварка
work_keys_str_mv	AT malinovvl strukturaiiznosostojkostʹhromomargancevogonaplavlennogometalla AT malinovls strukturaiiznosostojkostʹhromomargancevogonaplavlennogometalla
first_indexed	2025-07-07T10:37:48Z
last_indexed	2025-07-07T10:37:48Z
_version_	1836984219232894976
fulltext	УДК 621.791.92.042-418 СТРУКТУРА И ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ ХРОМОМАРГАНЦЕВОГО НАПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА В. Л. МАЛИНОВ, канд. техн. наук, Л. С. МАЛИНОВ, д-р техн. наук (Приаз. гос. техн. ун-т, г. Мариуполь) Приведены результаты исследований структуры и износостойкости наплавленного порошковыми лентами низко- углеродистого металла различных структурных классов, содержащего примерно 13 % хрома и от 2 до 12 % марганца. Исследована возможность повышения износостойкости наплавленного металла за счет последующих после наплавки отпуска и цементации. Показано, что получение в структуре наплавленного металла наряду с мартенситом оптимального количества метастабильного аустенита повышает его износостойкость. К л ю ч е в ы е с л о в а : дуговая наплавка, хромомарганцевый наплавленный металл, структура, мартенсит, метастаби- льный аустенит, отпуск, цементация, износостойкость В промышленности для восстановления и упроч- нения деталей, работающих в условиях механи- ческого износа в сочетании с коррозионным воз- действием при обычных и повышенных темпе- ратурах, широко применяют наплавочные мате- риалы, обеспечивающие получение наплавленно- го металла типа низкоуглеродистых высокохро- мистых сталей (≤ 0,2 % C; ~13 % Cr) мартен- ситно-ферритного класса. Они находят примене- ние при восстановлении и упрочнении плунжеров гидропрессов и гидроцилиндров, роликов машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), деталей энергетической, нефтегазовой арматуры и др. [1]. Феррит характеризуется наиболее низким соп- ротивлением разрушению по сравнению с мар- тенситом и аустенитом, что не позволяет получить высокую износостойкость наплавленного метал- ла. Для уменьшения содержания феррита и по- лучения преимущественно мартенситной струк- туры наплавленный металл легируют никелем в количестве 2…4 %. Примером таких наплавоч- ных материалов являются ПП-Нп-12Х13Н2МФА, ПП-Нп-12Х14Н3. Аналогично никелю образова- ние феррита подавляет легирование более деше- вым марганцем. Свойства низкоуглеродистого наплавленного металла примерно с 13 % Cr и раз- личным содержанием марганца изучены недос- таточно, однако в работах [2–4] приведены дан- ные о структуре и свойствах хромомарганцевых сталей подобного типа. Целью настоящего исследования являлось изу- чение структуры низкоуглеродистого хромомар- ганцевого наплавленного металла различных структурных классов (мартенситного, мартенсит- но-аустенитного, аустенитно-мартенситного, аус- тенитного) и определение его износостойкости при различных условиях испытаний для установ- ления рациональных составов наплавочных ма- териалов для разных условий эксплуатации. Ис- следована также возможность повышения свойств наплавленного металла за счет режимов отпуска и проведения цементации. Для наплавки опытных образцов изготавлива- ли однозамковые порошковые ленты сечением 10×3 мм с коэффициентом заполнения 48…50 %. В качестве стальной оболочки использовали хо- лоднокатаную ленту из стали 08кп. В состав ших- ты в различных количествах вводили марганец металлический, хром металлический, железный по- рошок, а также небольшое количество ферротитана для измельчения зерна и упрочнения наплавленного металла за счет образования дисперсных карбидов TiC. Наплавку проводили в три слоя под флюсом АН-26 на пластину толщиной 30 мм из стали ВСт3сп. Режим наплавки был следующим: сила то- ка 450…500 А, напряжение 30…32 В, скорость наплавки 25 м/ч. Химический состав металла, нап- лавленного проволокой Св-12Х13 и опытными по- рошковыми лентами ПЛ-ОП(1-5), приведен в табл. 1. На предварительном этапе исследований оп- ределили, что при наплавке без предварительного подогрева трещины в наплавленном металле (~13 % Cr и ≥ 6 % Mn) отсутствовали. Трещины © В. Л. Малинов, Л. С. Малинов, 2012 Т а б л и ц а 1. Химический состав наплавленного метал- ла, % Наплавочный материал C Cr Mn Si Ti Cв-12Х13 0,11 12,6 0,7 0,55 — ПЛ-ОП1 0,12 12,5 2,3 0,73 0,14 ПЛ-ОП2 0,15 13,3 4,1 0,62 0,17 ПЛ-ОП3 0,13 13,1 6,2 0,71 0,15 ПЛ-ОП4 0,16 12,9 7,8 0,65 0,18 ПЛ-ОП5 0,17 12,6 12,2 0,66 0,16 Пр и м е ч а н и е . Содержание S, P ≤ 0,03 мас. %. 7/2012 13 в металле, наплавленном проволокой Св-12Х13 с 0,7 % Mn также отсутствовали. Однако они име- лись при 2…4 % Mn. Исключить трещины во всех случаях позволил подогрев до температуры 250 °С. С учетом этого при наплавке образцов для дальнейших исследований подогрев приме- няли только при необходимости. Изучали также влияние температуры отпуска, а также цементации на износостойкость наплав- ленного металла с различным содержанием мар- ганца. Отпуск наплавленных образцов проводили при температурах 450, 550, 650 и 750 °С с вы- держкой 1 ч и последующим охлаждением на воз- духе. Цементацию образцов осуществляли в твер- дом карбюризаторе при температуре 950 °С в те- чение 10 ч с последующим охлаждением образ- цов на воздухе. После цементации часть образцов подвергали отпуску при температуре 650 °С. Относительную износостойкость наплавленно- го металла в условиях сухого трения скольжения по схеме «колодка – ролик» определяли при ком- натной (ε1) и при температуре 550 °С (ε2). При- менявшийся для изнашивания ролик диаметром 70 мм был наплавлен сваркой ТИГ с использо- ванием сплава Р18 (НRC 56). Скорость вращения ролика составляла 200 об/мин. Прижатие образца к ролику осуществлялось нагрузкой 8 кг. Износ при повышенной температуре оценивали с исполь- зованием рабочей камеры методической печи после предварительной выдержки образца 15 мин. Относительную износостойкость ε3 определя- ли при воздействии на поверхность плоского об- разца дробью, транспортируемой потоком сжато- го воздуха при давлении в системе 5 атм. Диаметр сопла на выходе струи из смесителя 16 мм. Дли- тельность испытания образцов определяли рас- ходом 20 кг дроби. Относительную износостой- кость определяли по соотношению потерь массы эталона и образца, отнесенных к площади их из- ношенной поверхности соответственно. Этот спо- соб испытаний, применяемый для оценки сопро- тивления усталостному разрушению металла при повторяющемся силовом воздействии, рассмотрен в работе [5]. Одной из основных причин выхода из строя роликов МНЛЗ является тер- мическое растрескивание [1]. Сопротив- ление термическому растрескиванию (разгаростойкость) металла, наплавлен- ного опытными порошковыми лентами, определяли по количеству циклов наг- рев–охлаждение до появления трещин, заметных невооруженным глазом. Ис- пытания на разгаростойкость проводили по методике, аналогичной предложен- ной в работе [6], но отличавшейся тем, что нагрев образцов проводили не в рас- плаве солей, а в лабораторной печи при температуре 550 °С в течение 15 мин, после чего их охлаждали в воде. Заметим, что во всех случаях при оп- ределении свойств наплавленного ме- талла эталоном служил металл, наплав- ленный проволокой Св-12Х13. Проводили дюрометрические и ме- таллографические исследования. Фазо- вый состав определяли рентгеновским методом с использованием дифракто- метра «ДРОН-4». Изменение количества магнитной фазы в наплавленном метал- ле в диапазоне от 5 до 60 % C опре- деляли с помощью ферритометра ФМ-1. Результаты испытаний на износос- тойкость, твердость и количество фер- ромагнитной составляющей после нап- лавки без отпуска, а также при различ- ных температурах приведены в табл. 2. Микроструктуры наплавленного ме- талла с различным содержанием марган- Та б л и ц а 2. Влияние марганца и температуры отпуска на свойства наплавленного металла Напла- вочный материал Темпе- ратура отпуска, °С Твердость HRC Количество ферромаг- нитной сос- тавляю- щей, % Относительная износостойкость ε1 ε3 Св-12Х13 Без отпуска 450 550 650 750 36...38 34...36 31...33 23...25 34...36 100 100 100 100 100 1,0 1,1 0,8 0,6 0,9 1,0 1,0 0,8 0,7 1,1 ПЛ-ОП1 Без отпуска 450 550 650 750 40...42 41...43 38...40 36...38 40...42 100 100 100 100 100 1,6 1,8 1,4 0,9 1,5 1,2 1,3 1,1 0,9 1,3 ПЛ-ОП2 Без отпуска 450 550 650 750 38...40 40...42 37...39 34...36 39...41 80...85 80...85 85...90 90...95 75...80 1,8 1,9 1,6 1,2 1,7 1,5 1,7 1,4 1,2 1,5 ПЛ-ОП3 Без отпуска 450 550 650 750 35...37 36...38 35...37 34...36 36...38 65...70 65...70 70...75 75...80 60...65 1,6 1,7 1,5 1,4 1,5 1,8 2,0 1,7 1,6 1,8 ПЛ-ОП4 Без отпуска 450 550 650 750 32...34 30...32 33...35 34...36 32...34 25...30 25...30 30...35 35...40 20...25 1,4 1,2 1,4 1,6 1,3 2,2 2,5 2,3 1,9 2,1 ПЛ-ОП5 Без отпуска 450 550 650 750 22...24 20...22 23...25 24...26 22...24 5...10 5...10 10...15 15...20 3...5 1,2 1,1 1,2 1,4 1,2 2,0 1,9 2,1 2,2 2,0 Количество карбидной фазы менее 1 %, остальное — аустенит. 14 7/2012 ца после наплавки без отпуска приведены на рисунке. Металл, наплавленный проволокой Св-12Х13, содержащий 0,7 % Mn, имеет мартенситно-фер- ритную структуру (рисунок, а). Его твердость сос- тавляет HRC 36…38. При содержании примерно 2 % Mn структура наплавленного металла преи- мущественно мартенситная. Наряду с мартенси- том также может сохраняться небольшое коли- чество (≤ 5 %) высокотемпературного феррита. Твердость наплавленного металла составляет HRC 40…42. При увеличении содержания мар- ганца до 4 % в структуре появляется остаточный аустенит. При дальнейшем увеличении содержа- ния марганца в наплавленном металле количество аустенита возрастает, твердость наплавленного металла снижается (см. табл. 2). В условиях сухого трения при температуре ок- ружающей среды наплавленный металл, содержа- щий 2 % Mn, имеет относительную износостой- кость ε1 в 1,6 раза большую, чем наплавленный Св-12Х13. Максимальная износостойкость (ε1 = 1,8) достигается при 4 % Mn, что обусловлено твердорастворным упрочнением мартенсита, леги- рованного марганцем, и деформационным динами- ческим мартенситным превращением (ДДМП) ме- тастабильного остаточного аустенита при изна- шивании. Прирост последнего на изна- шиваемой поверхности составляет 10…17 %. При увеличении в наплав- ленном металле содержания марганца до 6 % количество остаточного аусте- нита возрастает до 30…35 %, что нес- колько снижает относительную износос- тойкость (ε1 = 1,6), а наиболее низкий ее уровень соответствует 12 % Mn (ε1 = = 1,2), когда структура наплавленного металла становится в основном аусте- нитной. Это можно объяснить тем, что прирост мартенсита на изнашиваемой поверхности, составляющий 30…35 %, не может компенсировать почти полное отсутствие мартенсита охлаждения. Относительная износостойкость при изнашивании в потоке дроби по мере увеличения содержания марганца от 2 до 8 % возрастает более чем в 2 раза (до ε3 = 2,2) по сравнению с эталоном и остается на высоком уровне (ε3 = 2,0) при 12 % Mn. Это обусловлено тем, что деформация изнашиваемой поверхнос- ти дробью значительно больше, чем при сухом трении, что вызывает более су- щественное развитие ДДМП. Прирост мартенсита на изнашиваемой поверх- ности образца при 8 % Mn в наплав- ленном металле составляет 45…50 %, а при 12 % Mn — 38…42 %. Это обусловливает существенное упрочнение поверхности наплав- ленного металла (твердость при этом возрастает до HRC 45…50) и повышение сопротивления раз- рушению. На протекание ДДМП при его столь значительном развитии расходуется существенная часть энергии абразивных частиц [7]. Данные о твердости, относительной износос- тойкости ε2, разгаростойкости наплавленного ме- талла при 550 °С в зависимости от содержания в нем марганца представлены в табл. 3. Твердость при 550 °С уменьшается с увеличением содер- жания марганца. При этом для соответствующих концентраций марганца отмечается снижение твердости наплавленного металла по сравнению с ее уровнем при температуре окружающей среды. Зависимость относительной износостойкости наплавленного металла ε2 в условиях сухого тре- ния при 550 °С от содержания в нем марганца (табл. 3) аналогична рассмотренной выше для ε1, определяемой при температуре окружающей сре- ды, но при этом значения износостойкости ε2 для аналогичных составов наплавленного металла вы- ше, чем для ε1. Повышение относительной изно- состойкости ε2 также может быть обусловлено уп- рочнением мартенсита при легировании марган- Микроструктуры (×550) хромомарганцевого наплавленного металла с раз- личным содержанием марганца: а — Св-12Х13 (эталон); б — 2 % Mn; в — 4; г, д — 8; е — 12 7/2012 15 цем, а также эффектом динамического старения мартенсита, протекающего при изнашивании. Наиболее низкую разгаростойкость (табл. 3) имеет наплавленный металл, содержащий около 2 % Mn с преимущественно мартенситной струк- турой. Повышение содержания марганца до 8 %, когда структура становится аустенитно-мартен- ситной, увеличивает разгаростойкость, а при даль- нейшем увеличении марганца до 12 % она сни- жается. Приведенная закономерность обусловле- на тем, что увеличение в структуре аустенита, являющегося более пластичной фазой, чем мар- тенсит, повышает сопротивление образованию трещин. Снижение разгаростойкости при увели- чении сверх оптимального количества аустенита связано с тем, что γ-фаза имеет почти в 2 раза больший коэффициент термического расширения, чем α-фаза, а это повышает значение возникаю- щих в структуре напряжений. Исследовано влияние температуры отпуска на свойства наплавленного металла. Установлено, что оно определяется соотношением мартенсита и аустенита в исходной структуре после наплавки. Общая закономерность изменения свойств наб- людается для наплавленного металла с преиму- щественно мартенситной структурой при содер- жании 2…6 % Mn. Наибольшая твердость, относительная износостойкость в условиях сухого трения ε1 и в потоке дроби ε3 достигается после отпуска при температуре 450 °С, что обусловлено дисперсионным твердением и активацией ДДМП [4]. При повышении температуры отпуска от 450 до 650 °С твердость, относительная износостой- кость ε1 и ε3 снижаются вследствие разупрочнения мартенсита. При дальнейшем повышении темпе- ратуры отпуска до 750 °С вновь наблюдается по- вышение твердости и относительной износостой- кости ε1, ε3. Это является следствием нагрева в межкритический интервал температур (Aс 3 > T > > Aс 1 ), вызывающего перераспределение углерода между α- и γ-фазами, что приводит при охлаж- дении к образованию из обогащенной γ-фазы мар- тенсита с повышенным содержанием углерода. Для наплавленного металла, имеющего преи- мущественно аустенитную структуру, при содер- жании 8 и 12 % Mn, наименьшие значения твер- дости и относительной износостойкости при су- хом трении ε1 наблюдаются после отпуска при температуре 450 °С. Это обусловлено увеличени- ем стабильности аустенита из-за блокировки дис- локаций, повышающей энергию, необходимую для ДДМП. Повышение температуры отпуска до 650 °С увеличивает твердость и относительную износостойкость ε1 до максимальных значений вследствие выделения карбидов и активации ДДМП [8]. После отпуска при температуре 750 °С твердость и относительная износостойкость ε1 снижаются из-за растворения части карбидов, что повышает количество и стабильность аустенита. При содержании в наплавленном металле 8 и 12 % Mn наблюдается различное влияние тем- пературы отпуска на относительную износостой- кость в потоке дроби ε3, что обусловлено раз- личной стабильностью аустенита. Отпуск при 450 °С, повышающий стабильность аустенита, увеличивает относительную износостойкость ε3, когда стабильность аустенита низка (при 8 % Mn). Напротив, отпуск при 650 °С, дестабилизи- рующий аустенит, увеличивает износостойкость ε3, когда стабильность аустенита повышена (при 12 % Mn). Выполненные исследования показали целесо- образность применения порошковых лент, кото- рые обеспечивают получение низкоуглеродистого хромомарганцевого наплавленного металла с со- держанием 4…6 % Mn (с мартенситно-аустенит- ной структурой) для наплавки деталей, работаю- щих в условиях сухого трения. Они характери- зуются в соответствии с классификацией работы [9] индексами 19, 25, 26, 34. Наплавочные порошковые ленты, обеспечива- ющие получение наплавленного металла с содер- жанием 8 % Mn и имеющим аустенитно-мартен- ситную структуру, целесообразно применять для наплавки деталей, работающих в условиях контак- тно-усталостного нагружения (соответствуют ин- дексам 18, 23, 24, 30, 35 [9]). При содержании в наплавленном металле марганца не менее 6 % появ- ляется возможность осуществлять наплавку без по- догрева, что является технологическим преимущес- твом и снижает энергоемкость процесса [10]. Наплавленный металл, содержащий 12 % Mn, имеет аустенитную структуру, что обеспечивает хорошую технологичность (обрабатываемость ре- занием, малую склонность к образованию тре- щин) и стойкость к контактно-динамическому воздействию, но его относительная износостой- кость в условиях сухого трения и сопротивление смятию недостаточны. Наплавка порошковой лен- той, обеспечивающей содержание 12 % Mn, мо- жет быть рекомендована для деталей, которые ра- Т а б л и ц а 3. Разгаростойкость и износостойкость нап- лавленного металла в условиях сухого трения при 550 °С Наплавоч- ный материал Твердость HRC Разгаро- стойкость Относительная из- носостойкость ε2 Св-12Х13 30...32 1,0 1,00 ПЛ-ОП1 38...40 0,8 1,70 ПЛ-ОП2 36...38 0,9 2,00 ПЛ-ОП3 33...35 1,1 1,80 ПЛ-ОП4 30...32 1,2 1,50 ПЛ-ОП5 20...22 1,0 1,30 16 7/2012 ботают в условиях, характеризуемых индексами 21, 27–29 [9]. Повышение содержания углерода в наплавлен- ном металле увеличивает относительную износос- тойкость, но затрудняет его механическую обра- ботку и зачастую приводит к образованию тре- щин. Технологическим приемом, позволяющим разрешить данное противоречие, является наплав- ка низкоуглеродистыми сталями с их последую- щей цементацией [11]. Этот прием можно эффек- тивно применять для упрочнения и восстановле- ния деталей, работающих в условиях, характери- зуемых индексами 15, 25, 26, например, шейки осей и валов, контактных поверхностей шарнир- ных соединений и др. Целесообразность цемен- тации наплавленного металла подтверждается в работе [12]. После цементации в поверхностном слое хро- момарганцевого наплавленного металла, содержа- щего 13 % Cr, образуются карбиды типа Cr7C3. Во всех случаях матрица состоит из аустенита и мартенсита при различных соотношениях этих фаз. По мере увеличения содержания марганца количество аустенита возрастает, а мартенсита со- ответственно уменьшается (табл. 4). Содержание углерода в поверхностном слое составляло около 1,6 %, а толщина цементированного слоя 1,3…1,5 мм. Высокая устойчивость исследуемых составов цементированного наплавленного металла по от- ношению к распаду переохлажденного аустенита с образованием ферритно-карбидной смеси поз- воляет отказаться от закалки в жидкой охлажда- ющей среде, поскольку самозакалка происходит при охлаждении на воздухе. Важным при этом является уменьшение напряжений и остаточных деформаций в деталях, упрощение и экологич- ность технологического процесса. Наиболее высокую износостойкость после це- ментации в условиях сухого трения ε1 имеет хро- момарганцевый наплавленный металл, содержа- щий 4 % Mn. При этом в структуре наряду с мар- тенситом и карбидами наблюдается 40…50 % ме- тастабильного аустенита. При дальнейшем увели- чении содержания марганца износостойкость нап- лавленного металла снижается из-за увеличения ко- личества и стабильности аустенита в его структуре. Отпуск при 650 °С наплавленного металла, содер- жащего не более 4 % Mn, приводит к уменьшению износостойкости ε1 из-за разупрочнения мартенсита и распада остаточного аустенита. Напротив, относительная износостойкость ε1 наплавленного металла, содержащего не менее 6 % Mn, повыша- ется вследствие активизации ДДМП за счет выде- ления карбидов из аустенита. Эти данные согла- суются с результатами работы [13]. При испытании в потоке дроби наиболее высокая относительная износостойкость ε3 получена после цементации наплавленного металла, содержащего 8 % Mn, имеющего в структуре 75…80 % оста- точного аустенита. Отпуск при температуре 650 °С по-разному влияет на износостойкость в потоке дроби ε3 наплавленного металла с разным содержанием марганца: при содержании не более 6 % Mn она снижается, а при содержании не менее 8 % Mn повышается. Это объясняется тем, что при содержании не более 6 % Mn отпуск при 650 °С приводит к разупрочнению мартенсита и чрезмерной активизации ДДМП, когда стабиль- ность аустенита мала, что снижает относительную Т а б л и ц а 4. Свойства наплавленного металла после цементации и последующего отпуска Наплавочный материал Обработка Структура Твердость HRC Относительная износостойкость ε1 ε3 Св-12Х13 Цементация 15…17 % А; М+К — остальное 45 1,7 1,2 То же + отпуск 650 °С 10…12 % А; ФКС+К — остальное 42 1,4 1,1 ПЛ-ОП1 Цементация 20…25 % А; М+К — остальное 52 2,5 1,5 То же + отпуск 650 °С 15…18 % А; ФКС+K — остальное 48 2,2 1,3 ПЛ-ОП2 Цементация 35…40 % А; М+К — остальное 55 4,3 1,9 То же + отпуск 650 °С 28…30 % А; ФКС+К — остальное 50 4,0 1,5 ПЛ-ОП3 Цементация 55…60 % А; М+К — остальное 44 3,8 2,4 То же + отпуск 650 °С 45…50 % А; ФКС+М′+К — остальное 48 4,2 2,1 ПЛ-ОП4 Цементация 75…80 % А; М+К — остальное 38 3,0 2,5 То же + отпуск 650 °С 65…70 % А; ФКС+М′+К — остальное 41 3,4 2,8 ПЛ-ОП4 Цементация 80…85% А; К — остальное 35 2,6 2,2 То же + отпуск 650 °С 75…80 % А; М′+К — остальное 37 2,9 2,5 Пр и м е ч а н и е . А — аустенит; К — карбид; ФКС — ферритно-карбидная смесь; М — мартенсит; М′ — мартенсит, образовав- шийся при охлаждении с температуры отпуска. 7/2012 17 износостойкость ε3. При содержании не менее 8 % Mn, когда стабильность аустенита повышена, ак- тивизация ДДМП напротив увеличивает относи- тельную износостойкость ε3. Предложенный способ повышения износос- тойкости за счет наплавки низкоуглеродистым ме- таллом на хромомарганцевой основе с после- дующей цементацией [11] во всех случаях пре- дусматривает получение в структуре остаточного метастабильного аустенита наряду с мартенситом и карбидами. При этом важно учитывать, что на- иболее высокая износостойкость для конкретного вида испытания достигается при оптимальных ко- личестве и стабильности аустенита, которые мо- гут регулироваться за счет отпуска. Выводы 1. Для повышения долговечности деталей, рабо- тающих в условиях сухого трения и контактно- усталостного нагружения, показана перспектив- ность создания наплавочных материалов, обеспе- чивающих получение наплавленного низкоугле- родистого хромомарганцевого металла различных структурных классов, имеющего в зависимости от предъявляемых требований, мартенситную, мартенситно-аустенитную, аустенитно-мартенси- тную или аустенитную структуру. 2. Количество и стабильность аустенита по от- ношению к ДДМП существенно влияют на из- носостойкость и должны регулироваться с учетом конкретных условий нагружения за счет режимов отпуска. 3. Показана эффективность повышения изно- состойкости за счет сочетания наплавки низко- углеродистым металлом на хромомарганцевой основе с последующей цементацией. 1. Рябцев И. А. Наплавка деталей машин и механизмов. — Киев: Екотехнологія, 2004. — 160 с. 2. Малинов Л. С., Чейлях А. П. Хромомарганцевые стали переходного класса // Изв. вузов. Черн. металлургия. — 1981. — № 4. — С. 101–103. 3. Малинов Л. С., Чейлях А. П. Влияние марганца и термо- обработки на структуру и свойства сталей на Fe–0,1 % C–14 % Cr // Там же. — 1983. — № 6. — С. 83–87. 4. Малинов Л. С., Малинов В. Л. Ресурсосберегающие эко- номнолегированные сплавы и упрочняющие технологии, обеспечивающие эффект самозакалки. — Мариуполь: Рената, 2009. — 568 с. 5. Малинов В. Л. Влияние марганца на структуру и изно- состойкость наплавленного металла типа низкоуглеро- дистой стали // Автомат. сварка. — 2011. — № 8. — С. 15–19. 6. Тылкин М. А. Прочность и износостойкость деталей ме- таллургического оборудования. — М.: Металлургия, 1965. — 347 с. 7. Попов В. С., Брыков И. Н. Износостойкость сталей и сплавов. — Запорожье: ИПК Запорожье, 1996. — 180 с. 8. Малинов Л. С., Коноп-Ляшко В. И. Влияние старения на развитие мартенситного превращения при деформации в метастабильных аустенитных сталях // Изв. АН СССР. Металлы. — 1982. — № 3. — С. 130–133. 9. Наплавочные порошковые ленты и проволоки: Справоч- ник / П. В. Гладкий, И. А. Кондратьев, В. И. Юматова, А. П. Жудра. — Киев: Техніка, 1991. — 36 с. 10. Пат. 94862 Україна. MKI С2 В23К 35/28. Шихта порош- кової стрічки / В. Л. Малінов. — № 070023; Заявл. 07.06.2010; Опубл. 11.06.2011, Бюл. № 11. 11. Пат. 63462 Україна. MKI С21 Д1/2. Спосіб зміцнення / Л. С. Малінов, В. Л. Малінов. — № 2343704; Заявл. 22.04.2003; Опубл. 15.01.2004, Бюл. № 1. 12. Пикалов С. В. О возможности восстановления автомо- бильных деталей наплавкой в среде защитных газов с последующей цементацией // Современные автомобиль- ные материалы и технологии «САМИТ-2009»: Сб. мате- риалов I Междунар. науч.-техн. конф. — Курск: Курс. гос. техн. ун-т, 2009. — С. 216–223. 13. Малинов Л. С., Чейлях А. П., Малинова Е. Л. Влияние це- ментации и последующей термообработки на структуру, фазовый состав и абразивную износостойкость Fe–Cr– Mn сталей // Изв. АН СССР. Металлы. — 1991. — № 1. — С. 120–123. Results of investigation of the structure and wear resistance of low-carbon metal of various structural classes deposited with flux-cored strips, containing approximately 13% chromium and different amounts of manganese (from 2 up to 12 %), are given. Possibility of increasing the deposited metal wear resistance due to tempering and carbonizing after surfacing, was studied. It is shown that obtaining the optimum quantity of metastable austenite in the deposited metal structure, alongside with martensite, improves its wear resistance. Поступила в редакцию 23.01.2012 18 7/2012

Структура и износостойкость хромомарганцевого наплавленного металла

Institution

Ähnliche Einträge