Спосіб отримання зносостійких сталей

Спосіб отримання зносостійких високомарганцовистих аустенітових сталей, який включає нагрівання і гартування сталей, який відрізняється тим, що нагрівання здійснюють високоенергетичними джерелами, а гартування сталей проводять з рідкого стану із швидкістю Винахід відноситься до галузі чорної металурги, зокрема до способів поліпшення експлуатаційних зносостійких властивостей аустенітних високомарганцовистих сталей Відомий спосіб отримання однофазної аустенітної структури в високомарганцовистих сталях (сталях Гадфільда) шляхом гартування їх з температур існування структури аустеніту Далі в умовах ударного навантаження на поверхні цих сталей утворюється тонкий (порядку сотні мікронів), зносостійкий прошарок без зміни початкової в'язкості в нижніх шарах Цей прошарок саме і відповідальний за високі експлуатаційні характеристики сталей цього типу [Власов И П , Комолова Е Ф Литая высокомарганцовистая сталь М Машгиз -1963 -195 с ] - аналог Найбільш близьким до заявленого способу є спосіб отримання зносостійких сталей високомарганцовистих аустенітних сталей, який складається з нагріву до температур існування аустеніту 1273 1423К, витримці при цій температурі і охолодженні у проточній воді [Давыдов Н Г, Ситнов В В Свойства, производство и применение высокомарганцовистой стали - М Машиностроение 1996 - 280с ]-прототип До недоліків цього способу відноситься мала товщина зносостійкого прошарку, який за умов відсутності ударного навантаження швидко зношується, і залишкова структура основного матеріалу вже немає переваг в ЗНОСОСТІЙКОСТІ порівняно із звичайними аустенітними сталями В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу отримання високомарганцовистих аустенітних сталей, в якому особливості виконання основних технологічних операцій дозволяють суттєво підвищити рівень ЗНОСОСТІЙКОСТІ і твердості, що дасть змогу застосовувати такі сталі, як якісний та дешевий зносостійкий матеріал при виготовленні деталей з подовженою тривалістю роботи в умовах експлуатації без ударного навантаження Поставлена задача вирішується тим, що в способі отримання зносостійких високомарганцовистих аустенітних сталей нагрів і гартування сталей здійснюють високоенергетичними джерелами тепла (електронним опромінюванням (ОЕП) або лазерною обробкою (ЛО)), а гартування сталей проводять із рідкого стану із швидкістю охолодження >5-105К/с Приклад способу одержання зносостійкого сплаву була здійснена обробка приповерхневих шарів сталей системи Fe-C-Mn (таблиця) в установці УЕЛС-905 при наступних режимах прискорюючій напрузі електронів 25кВ, максимальному електронному струмі 50мА, питомій потужності на поверхню зразка 1,25кВт, діаметрі електронного струму 0,5мм Іспит на ЗНОСОСТІЙКІСТЬ проведено на установці вібраційного шліфування Знос оцінювали по ЗМІНІ маси зразків (похибка вимірювань складала 0,5мг) Час ІСПИТІВ складав 320хв охолодження >5-10 5 К/с (О ю 00 ю 58156 Таблиця Механічні властивості оброблених методом ОЕП сталей н ц ,нв № Склад, мас % Ш о , К/с К D 1 Fe+1,0%C+11,5%Mn 10 1,17 290 D 2 -"5-10 1,31 320 3 -"10° 1,31 320 D 4 Fe+1,2%C+14,5%Mn 10 1,27 360 D 5 -"5-10 1,45 420 6 -"Прототип 1,12 240 7 -"10° 1,45 420 Примітки Ш о - швидкість охолодження розплава, К/с, Н - мікротвердість, Н/Но- відношення мікротвердості обробленої методом ОЕП поверхні до необробленої, К - відношення абразивного зносу необробленої поверхні до обробленої поверхні В таблиці наведені результати експериментів Досліди 2, 3, 5, 7 показують переваги заявленого способу отримання зносостійких високомарганцовистих сталей шляхом обробки їх методом ОЕП Слід ВІДМІТИТИ, ЩО недостатня швидкість охолодження (< 5-105К/с) з рідкого стану оброблених зразків не дає можливості одержувати необхідний рівень структурної мікроморфологм і забезпечувати потрібне підвищення величини ЗНОСОСТІЙКОСТІ цих марок сталей Контроль за швидкістю охолодження здійснювали з допомогою встановленої експериментальної залежності швидкості охолодження від співвідношення геометричних розмірів аустенітних дендритів [Башев В Ф , Воробьев Г М , Большаков В И Особенности неравновесной кристаллизации высокомарганцовистой аустенитной Комп'ютерна верстка Л Ціхановська H/Ho 1,1 1,3 1,3 1,2 1,5 1,08 1,5 стали при закалке из расплава - РАН - Физика металлов и металловедение - 2002 - т 93 - №5 С 80-85 ] Завдяки заявленому способу величина мікротвердості на поверхні сталі зростає до 300400НВ, товщина обробленого методом ОЕП шару досягає 2-Змм, а відносна ЗНОСОСТІЙКІСТЬ зростає в 1,45 рази (див таблицю) Таким чином, кристалізація з рідкого стану із швидкістю охолодження < 5-105К/с дає можливість застосовувати ці дешеві сталі, як якісний зносостійкий матеріал і в умовах відсутності ударного навантаження Порівняно велика товщина обробленого шару забезпечує значну тривалість роботи зносостійких деталей у звичайних (без ударного навантаження) умовах експлуатації Підписано до друку 05 08 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна