Вплив легувальних елементів на структуру і властивості зносостійких сталей
Проведено аналіз впливу основних легувальних та модифікувальних елементів на властивості зносостійких сталей. Показано можливість заміни високолегованих сталей більш дешевими низьколегованими. Розглянуто вплив комплексного легування....
Gespeichert in:
| Datum: | 2011 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2011
|
| Schriftenreihe: | Металл и литье Украины |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104383 |
| 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: | Вплив легувальних елементів на структуру і властивості зносостійких сталей / І.А. Власюк, В.Г. Могилатенко, М.М. Ямшинський, А.М. Товкач // Металл и литье Украины. — 2011. — № 1. — С. 26-28. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-104383 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1043832016-07-09T03:02:07Z Вплив легувальних елементів на структуру і властивості зносостійких сталей Власюк, І.А. Могилатенко, В.Г. Ямшинський, М.М. Товкач, А.М. Проведено аналіз впливу основних легувальних та модифікувальних елементів на властивості зносостійких сталей. Показано можливість заміни високолегованих сталей більш дешевими низьколегованими. Розглянуто вплив комплексного легування. Проведен анализ влияния основных легирующих и модифицирующих элементов на свойста износостойких сталей. Показана возможность замены высоколегированных сталей более дешевыми низколегированными. Рассмотрено влияние комплексного легирования. The article the analysis of influence of basic alloying and modifying elements on wearproof steels properties is conducted. Possibility of high-alloyed steels replacement with more cheap low-alloyed steels is rotined. Influence of the complex alloying is considered. 2011 Article Вплив легувальних елементів на структуру і властивості зносостійких сталей / І.А. Власюк, В.Г. Могилатенко, М.М. Ямшинський, А.М. Товкач // Металл и литье Украины. — 2011. — № 1. — С. 26-28. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. 2077-1304 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104383 621.745.55 uk Металл и литье Украины Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| description |
Проведено аналіз впливу основних легувальних та модифікувальних елементів на властивості зносостійких сталей. Показано можливість заміни високолегованих сталей більш дешевими низьколегованими. Розглянуто вплив комплексного легування. |
| format |
Article |
| author |
Власюк, І.А. Могилатенко, В.Г. Ямшинський, М.М. Товкач, А.М. |
| spellingShingle |
Власюк, І.А. Могилатенко, В.Г. Ямшинський, М.М. Товкач, А.М. Вплив легувальних елементів на структуру і властивості зносостійких сталей Металл и литье Украины |
| author_facet |
Власюк, І.А. Могилатенко, В.Г. Ямшинський, М.М. Товкач, А.М. |
| author_sort |
Власюк, І.А. |
| title |
Вплив легувальних елементів на структуру і властивості зносостійких сталей |
| title_short |
Вплив легувальних елементів на структуру і властивості зносостійких сталей |
| title_full |
Вплив легувальних елементів на структуру і властивості зносостійких сталей |
| title_fullStr |
Вплив легувальних елементів на структуру і властивості зносостійких сталей |
| title_full_unstemmed |
Вплив легувальних елементів на структуру і властивості зносостійких сталей |
| title_sort |
вплив легувальних елементів на структуру і властивості зносостійких сталей |
| publisher |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| publishDate |
2011 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104383 |
| citation_txt |
Вплив легувальних елементів на структуру і властивості зносостійких сталей / І.А. Власюк, В.Г. Могилатенко, М.М. Ямшинський, А.М. Товкач // Металл и литье Украины. — 2011. — № 1. — С. 26-28. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. |
| series |
Металл и литье Украины |
| work_keys_str_mv |
AT vlasûkía vplivleguvalʹnihelementívnastrukturuívlastivostíznosostíjkihstalej AT mogilatenkovg vplivleguvalʹnihelementívnastrukturuívlastivostíznosostíjkihstalej AT âmšinsʹkijmm vplivleguvalʹnihelementívnastrukturuívlastivostíznosostíjkihstalej AT tovkačam vplivleguvalʹnihelementívnastrukturuívlastivostíznosostíjkihstalej |
| first_indexed |
2025-07-07T15:16:41Z |
| last_indexed |
2025-07-07T15:16:41Z |
| _version_ |
1837001764601069568 |
| fulltext |
26 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 1 (212) ’2011
УДК 621.745.55
І. А. Власюк, В. Г. Могилатенко, М. М. Ямшинський, А. М. Товкач
Національний технічний університет України «КПІ», Киев
Вплив легувальних елементів на структуру і властивості
зносостійких сталей*
Проведено аналіз впливу основних легувальних та модифікувальних елементів на властивості зносостійких
сталей. Показано можливість заміни високолегованих сталей більш дешевими низьколегованими. Розглянуто
вплив комплексного легування.
Ключові слова: зносостійка сталь, легування, легувальний елемент, комплексне легування, модифікування,
низьколегована сталь
У
ззв’язку з розвитком ринкових відносин у проми-
словості країни і посилення конкуренції на рин-
ках збуту все більше зростають вимоги до якості
продукції. Якість виливків та їх службові власти-
вості залежать в першу чергу від технологічних про-
цесів плавки, позапічної обробки метала, його роз-
ливання по формах, вибивання та термообробки [1].
Зносостійкі сталі повинні мати високі міцність,
в’язкість руйнування, теплопровідність і здатність до
утворення при терті міцних плівок вторинних струк-
тур. За наявності агресивних середовищ, підвище-
них температур і дії інших фізичних та хімічних фак-
торів, що знижують міцність поверхні, опір зношуван-
ню залежить від корозійної стійкості матеріалу, його
жаростійкості та інших властивостей [2].
Виливки з високомарганцевої сталі в умовах абра-
зивного та ударно-абразивного зношування з неве-
ликим ступенем пластичної деформації мають низь-
кий опір зношуванню [3].
Високолеговані аустенітні сталі можуть бути част-
ково замінені більш дешевими економнолеговани-
ми перлітно-карбідними сталями, близькими за сво-
їм складом до евтектоїдного. Такий склад при ра-
ціональному виборі технології плавки та термічної
обробки дозволяє отримати структуру з перлітною
матрицею, що забезпечує достатню міцність і ударну
в’язкість, з невеликою кількістю карбідів, які підвищу-
ють абразивну стійкість без надрізуючого, знижуючо-
го ударну в’язкість, впливу на матрицю.
Для оптимізації властивостей вуглецевих сталей
необхідно дослідити вплив карбідоутворювальних
компонентів на структуру та властивості цих сталей.
Підвищення ударної в’язкості високомарганцевої
сталі можливе за умови збереження чи підвищення
її зносостійкості за рахунок економного легування не-
дефіцитними елементами.
Досліджено вплив на властивості сталі її основних
елементів (карбону та мангану), а також легування
та модифікування активними карбідоутворюючими
та стабілізуючими аустеніт елементами (хромом, ти-
таном, бором).
Сталь виплавляли в індукційній високочастотній
печі в тиглі з основною футерівкою. Для випробувань
виготовляли в піщаноглинистих формах зразки пере-
різом 10×10 мм2 та довжиною 55 мм.
Методика випробування зразків на ударну в’яз-
кість – стандартна. Зносостійкість визначали за спе-
ціальною методикою на установці, абразивом у якій
слугує кварцовий пісок. Результати дослідження,
наведені в табл. 1, показують, що найбільш висо-
ка ударна в’язкість спостерігається при вмісті (%)
карбону на рівні 0,6 і мангану – до 2, проте їх зно-
состійкість, в порівнянні із сталлю, що містить карбону
та мангану на рівні 0,6 та 0,3 % відповідно, незначно
відрізняється (рис. 1).
Підвищений вміст вуглецю сприяє утворенню кар-
бідів типу МеС, Ме6С, Ме3С тощо та зростанню міц-
ності сталі, покращенню ливарних властивостей, про-
те при цьому знижується ударна в’язкість, тому підви-
щення вмісту вуглецю більше 0,7 % небажане.
Марганець в сталі із зростанням його вмісту до
1,8 % сприяє підвищенню степені дисперсності перлі-
ту, при цьому знижується кількість доевтектичного фе-
риту або, відповідно, заевтектичних карбідів. Подаль-
ше підвищення вмісту марганцю небажане у зв’язку із
зниженням пластичності сталі, проте міцність зростає.
Досліджено вплив хрому на відносну зносостій-
кість та ударну в’язкість сталі (табл. 2 та рис. 2).
Хром є найбільш розповсюдженим елементом, який
вводиться в марганцеву сталь з метою підвищення
Хімічний
склад, % Властивості після відпуску 760 °С
С Mn ударна в’язкість,
МДж/м2
відносна
зносостійкість
0,6
0,32 0,53 1,00
0,68 0,49 1,18
1,11 0,48 1,11
1,35 0,46 1,20
1,80 0,43 1,26
Таблиця 1
Вплив марганцю на ударну в’язкість та відносну
зносостійкість сталі
* По материалам VI Международной научно-практической конференции «Литье-2010», состоявшейся 21-23 апреля 2010 г.
в Запорожье
27МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 1 (212) ’2011
зносостійкості. Він стабілізує аустеніт, а також є ак-
тивним карбідоутворювачем. При введенні в сталь
1 % Cr значно зростає відносна зносостійкість (від 1,0
до 1,32). При додаванні 3 % Сr знижується ударна
в’язкість. Тому найбільш задовільний комплекс влас-
тивостей має сталь з приблизно 2 % Cr.
Досліджували вплив бору та титану на властиво-
сті зносостійкої сталі при вмісті 0,5 % C.
Титан має більшу спорідненість до вуглецю, ніж
хром, і при кристалізації утворює дисперсні карбіди, які
сприяють подрібненню структурних складових, що доб-
ре позначається на зносостійкості. При цьому карбіди
титану знаходяться у вигляді ізольованих включень,
стійкі, мають високу твердість, що підвищує зносо-
стійкість. Крім того, зростанню зносостійкості, твер-
дості і жаростійкості сприяє утворення спеціальних
карбідів титану, завдяки яким збільшується концен-
трація хрому в твердому розчині [4]. Титан подрібнює
структуру сталі, усуває стовпчасту будову виливків.
Введення титану в межах 0,05-0,15 % сприяє до-
датковому покращенню властивостей сталі, особливо
зносостійкості, а у випадку проведення термічної об-
робки забезпечує меншу схильність до перегрівання.
Підвищення вмісту титану більше 0,15 % знижує плас-
тичність сталі, хоча зносостійкість і зростає.
Глибока ступінь розкислення та дегазації досяга-
ється за рахунок мікроприсадок бору. Ефективність
бору значно вища, ніж інших елементів. Бор є добав-
кою, що підвищує зносостійкість сталі при введені йо-
го в межах 0,002-0,004 %; при більшому його вмісті
різко знижується пластичність сталі.
Кращий комплекс властивостей має сталь із вміс-
том 0,1 % Ті + 0,002 % В (рис. 3).
Найбільш задовільні результати з підвищення
зносостійкості марганцевої сталі досягаються за ра-
хунок комплексного легування та мікролегування.
Наведені результати дозволяють зробити висно-
вок, що подальше покращення властивостей таких
сталей може досягатися шляхом відпрацьовування
режимів термічної обробки.
Хімічний
склад, % Властивості
С Cr ударна в’язкість,
МДж/м2
відносна
зносостійкість
0,5
0 0,48 1,00
1,0 0,45 1,32
2,0 0,34 1,50
3,0 0,30 1,61
6,0 0,16 1,62
Таблиця 2
Вплив хрому на ударну в’язкість та відносну
зносостійкість сталі
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
У д а р н а в
' я з к і с т ь ,
М Д ж / м
1 2 3 4
2
Уд
ар
на
в
'я
зк
іс
ть
а
Вплив титану та бору на відносну зносостійкість (а) та ударну
в’язкість (б) сталі: 1 – сталь, що не містить титану та бору; 2 – з вмістом
0,1 % Ті; 3 – з 0,002 % В; 4 – з 0,1 % Ті + 0,002 % В
Рис. 3.
В
ід
но
сн
а
зн
ос
ос
ті
йк
іс
ть
0
0,4
0,8
1,2
1,6
В і д н о с н а з
н о с о с т і й к і с т ь
1 2 3 4
0
0,4
0,8
1,2
1,6
В і д н о с н а з
н о с о с т і й к і с т ь
1 2 3 4
б
0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0
0,40
0,44
0,48
0,52
0,56
У д а р н а в ' я з к і с т ь ,
М Д ж / м
1,0
1,1
1,2
1,3
В і д н о с н а з н о с о с т і й к і с т ь
2
1 2
Уд
ар
на
в
'я
зк
іс
ть
, М
Д
ж
/м
2
В
ід
но
сн
а
зн
ос
ос
ті
йк
ос
ть
Вміст Mn, %
Вплив марганцю на: 1 – ударну в’язкість сталі; 2 – відносну
зносостійкість
Рис. 1.
0 2,0 4,0 6,0
Вміст Cr, %
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
У д а р н а в ' я з к і с т ь ,
М Д ж / м
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
В і д н о с н а з н о с о с т і й к і с т ь
2 1
2
Вплив хрому на: 1 – ударну в’язкість сталі; 2 – відносну
зносостійкість
Уд
ар
на
в
'я
зк
іс
ть
, М
Д
ж
/м
2
В
ід
но
сн
а
зн
ос
ос
ті
йк
ос
ть
Вміст Cr, %
Рис. 2.
28 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 1 (212) ’2011
1. Афонаскин А. В. Особенности технологии выплавки и разливки стали 110Г13Л. // Литейн. пр-во. – 2008. – № 3.
– С. 12-13.
2. Гольдштейн М. И., Грачев С. В., Векслер Ю. Г. Специальные стали. – М.: МИСИС, 1999. – 408 с.
3. Шрамко М. С., Малый А. В., Мироненко Н. Е. Оптимизация химического состава высокомарганцевой стали для де-
талей горнодобывающей промышленности // Процессы литья – 2005. – № 1. – С. 92-101.
4. Калитин В. Т., Сусло Н. В. Технологические особенности производства литых шаров повышенного качества // Вісник
КТУ. – 2009. – № 23. – С. 88-92.
ЛИТЕРАТУРА
Власюк И. А., Могилатенко В. Г., Ямшинский М. М., Товкач А. Н.
Влияние легирующих елементов на структуру и свойства износостойких
сталей
Проведен анализ влияния основных легирующих и модифицирующих элементов на свойста износостойких сталей.
Показана возможность замены высоколегированных сталей более дешевыми низколегированными. Рассмотрено
влияние комплексного легирования.
Аннотация
Ключовые слова
износостойкая сталь, легирование, легирующий элемент, комплексное легирование, мо-
дифицирование, низколегированная сталь
Vlasiuk I., Mogilatenko V., Yamshinskiy M., Tovkach A.
Influence of alloying elements on structure and properties of wearproof steelsSummary
The article the analysis of influence of basic alloying and modifying elements on wearproof steels properties is conduc-
ted. Possibility of high-alloyed steels replacement with more cheap low-alloyed steels is rotined. Influence of the complex
alloying is considered.
Поступила 30.08.2010
Keywords wearproof steel, alloying, alloying element, complex alloying, retrofitting, low-alloyed steel
В соответствии с требованиями ВАКа все статьи, поступающие в редакции научных
журналов, должны обязательно проходить рецензирование, иметь ключевые слова,
аннотации, название статьи, фамилию, имя, отчество авторов на 3-х языках –
русском, украинском и английском.
Объем статьи – не более 10 стр., рисунков – не более 5.
Статьи в редакции должны поступать на бумажном и электронном носителях.
Для текстовых материалов желательно использовать формат doc. Для графических
материалов – формат jpeg. Графические материалы необходимо сохранять в отдельных
файлах. Фотографии, рисунки, графики и чертежи должны быть черно-белыми, четкими
и контрастными.
|