Doctor of Sciences (Engineering), Professor, vice-rector for science and innovation
доктор технических наук, профессор, профессор кафедры металловедения
master, student of Chair of Metallography
магистр, студент кафедры металловедения
postgraduate student of Chair of Metallography
аспирант кафедры металловедения
Head of Laboratory of Chair of Metallography, senior researcher
заведующий лабораторией кафедры металловедения, старший научный сотрудник
From the ecological point of view, high-manganese austenitic steels of 110G13L type are undesirable in the production because of the high emission of manganese oxides to the atmosphere while melting in the electric arc furnaces, gas-oxygen cutting, and welding operations. Another disadvantage of steels of this class is their low initial hardness, which causes the revet closing capacity of the working parts of castings under the conditions of dynamic loads. Moreover, these steels are poorly machinable.
The paper presents the results of the comparative study of the relationship between the structure formed in the process of heat treatment and the abrasive wear resistance of steels of two structural classes - high-manganese austenitic 110G13L steel and the 70H2GSML perlite-class steel. The wide use of 110G13L steel for the production of parts operating under the impact-abrasive wear and the repetitive contact-impact force is caused by the ability for high friction hardening of stable manganese austenite with low energy of packaging defects combined with the good impact strength. The disadvantages of 110G13L steel are the high quenching temperature, poor environmental performance and economic reasons that make it necessary in some cases to replace it with the perlite steels. The study of wear resistance of 70H2GSML perlite-class steel depending on the tempering temperature after normalization showed that this steel could be used for the casting of replaceable cast parts for crushing-milling equipment operating under the abrasive action without significant impact loads after normalization and high tempering. The wear resistance of samples made of 70H2GSML steel with the secondary sorbite structure, when testing steady abrasive, makes 55-60 % of level provided by samples of 110G13L steel, however, the lower cost, manufacturability and the environmental problems in some cases can settle the issue in favor of the application of perlite steel. The additional reserves to increase the wear resistance of 70H2GSML steel involve the quenching at high temperatures due to the formation of the structure of retained austenite that, in the process of abrasive wear, transforms into deformation martensite on the working surface increasing the steel’s friction hardening ability.
Высокомарганцовистые аустенитные стали типа 110Г13Л являются нежелательными в производстве с экологической точки зрения из-за большого выделения в атмосферу окислов марганца при плавке в дуговых электропечах, газо-кислородной резке и сварочных операциях. Другой недостаток сталей этого класса - их низкая исходная твердость, что является причиной расклепываемости рабочих частей отливок в условиях действия динамических нагрузок. Кроме того, данные стали плохо поддаются механической обработке.
В работе приведены результаты сравнительного изучения взаимосвязи структуры, формирующейся в процессе термической обработки, с абразивной износостойкостью сталей двух структурных классов - высокомарганцевой аустенитной стали 110Г13Л и стали перлитного класса 70Х2ГСМЛ. Широкое использование стали 110Г13Л для изготовления деталей, работающих в условиях ударно-абразивного изнашивания и многократного контактноударного нагружения, обусловлено высокой способностью к фрикционному упрочнению стабильного марганцевого аустенита с низкой энергией дефектов упаковки в сочетании с хорошей ударной вязкостью. Недостатки стали 110Г13Л: высокая температура закалки, плохая экологичность и экономические соображения - обусловливают в ряде случаев необходимость заменять ее перлитными сталями. Изучение износостойкости стали перлитного класса 70Х2ГСМЛ в зависимости от температуры отпуска после нормализации показало, что эта сталь может быть использована для отливки сменных литых деталей дробильно-размольного оборудования, работающих в условиях абразивного воздействия без значительных ударных нагрузок после нормализации и высокого отпуска. Износостойкость образцов из стали 70Х2ГСМЛ со структурой сорбита отпуска составляет при испытании по закрепленному абразиву 55-60 % от уровня, обеспечиваемого образцами из стали 110Г13Л, однако менее высокая стоимость, технологичность в изготовлении и проблемы экологии могут решить вопрос в ряде случаев в пользу применения перлитной стали. Дополнительные резервы повышения износостойкости стали 70Х2ГСМЛ заключаются в закалке от высоких температур вследствие получения структуры остаточного аустенита, который в процессе абразивного изнашивания превращается в мартенсит деформации на рабочей поверхности, повышая способность стали к фрикционному упрочнению.