Малинов Л.С., Малышева И.Е.

(ГВУЗ «ПГТУ», г. Мариуполь)

Цементация обычно нецементируемых сталей и их термообработка для повышения абразивной износостойкости за счет реализации эффекта самозакалки при нагружении

Цементация и последующая термообработка широко применяется в промышленности для повышения твердости, износостойкости, контактной выносливости и других свойств малоуглеродистых сталей. Общепринятым является представление о том, что в поверхностном слое цементированных сталей необходимо обеспечить структуру отпущенного высокоуглеродистого мартенсита и карбидов. Количество остаточного аустенита не должно превышать 15 %. Между тем, в ряде работ показано, что метастабильный остаточный аустенит в поверхностном слое и, соответственно, эффект самозакалки при нагружении повышают абразивную износостойкость. В данной работе показано, что получение метастабильного аустенита для повышения абразивной износостойкости необходимо не только после цементации в малоуглеродистых, но и в средне (0,4-0,7 %С) и высокоуглеродистых (0,8-1,0 % С) сталях. Наиболее высокое сопротивление абразивному изнашиванию достигается у них в том случае, когда после термообработки в структуре цементированного слоя наряду с отпущенным мартенситом и карбидами обеспечивается получение 40-60 % остаточного аустенита, почти полностью превращающегося в мартенсит деформации при абразивном воздействии. Напротив, высокая ударно-абразивная износостойкость при интенсивном соударении стали с абразивными частицами достигается либо при сравнительно небольшом количестве остаточного аустенита (20-25 %), либо повышенном его количестве (>60 %), когда интенсивность образования мартенсита деформации сравнительно невелика. В результате износостойкость может быть существенно повышена.

Разработан новый класс цементируемых низкоуглеродистых марганцевых (4 16 % Mn) сталей (ЦНИМС), в поверхностном слое которых после цементации и термообработки обеспечивается получение метастабильного аустенита, армированного карбидами и карбонитридами. Примером таких сталей являются 08Г4АТФ, 08Г7АФ, 08Г10Х2АФ, 08Г(4-16)ТЮ. Они обладают хорошим сочетанием прочностных свойств, пластичности и ударной вязкости, имеют повышенную прокаливаемость и могут применяться не только после низкого, но и высокого отпуска. Наиболее высокая абразивная износостойкость достигается в случае получения в структуре ³ 40 % метастабильного аустенита и интенсивного образования мартенсита деформации, когда его количество на изнашиваемой поверхности составляет  ³ 40 %. Повышение стабильности аустенита за счет увеличения температуры нагрева под закалку и продолжительности низкого отпуска сверх оптимальных значений снижает абразивную износостойкость. Для условий интенсивного ударно-абразивного воздействия следует, напротив, иметь структуру аустенита с большей, чем в предыдущем случае, стабильностью. Количество мартенсита деформации на изнашиваемой поверхности не должно превышать 10-15 %. Показано, что для увеличения абразивной износостойкости сталей мартенситного класса 20Х13 и 10Х14Г2, структура поверхностного слоя которых после цементации становится преимущественно мартенситно-карбидной, их следует закаливать с повышенных температур (³1000 ^оС) для растворения части карбидов и, соответственно, увеличения количества метастабильного аустенита в структуре, а также прироста мартенсита деформации на изнашиваемой поверхности. Повышение абразивной износостойкости сталей мартенситно-аустенитного (10Х14Г6) и аустенитного (30Х13АГ7) классов, у которых после цементации структура поверхностного слоя становится преимущественно аустенитной, температура закалки должна быть ниже (900  ^оС), чем в предыдущем случае, чтобы исключить полное растворение карбидов и стабилизацию аустенита по отношению деформационному мартенситному превращению