Підвищення зносостійкості багатьох деталей машин і інструменту при відновленні їх функціонального призначення є дуже актуальнім завданням. Метою дослідження є підвищення їх зносостійкості наплавлених Fe-Cr-Mn сталей шляхом регулювання метастабільності аустеніту параметрами відпуску.

Перевагою досліджених наплавлених сталей 12Х13Г12СФ і 40Х13Г12САФ є метастабільность аустенітної складової, що викликає деформаційне мартенситне γ→α' перетворення при зношуванні (ДМПЗ) в тонкому поверхневому шарі та за рахунок цього – ефект самозміцнення в процесі зношування та підвищення зносостійкості. В відпуск (500…700 °С, 1, 3, 5 годин) проводився не тільки для зниження внутрішніх напружень, а й для регулювання фазово-структурного складу аустеніт-мартенсит-карбіди (карбонітриди), ступеня метастабільності аустеніту і кінетики його γ→α ДМПЗ. Електронно-мікроскопічними дослідженнями встановлено, що за розподілом хрому верхній шар (рис. 1: зліва від 0) на глибину 3,0...3,5 мм містить хрому 14,3...14,45%, далі вміст знижується до 13,5...13,8% (до глибини ~7 мм), потім на глибині 7,0...9,5 мм зніжується до 9,3...9,7% Cr, після чого на мережі сплавлення різко падає до 0,35...0,40% – в металі основи (Ст. 3). Аналогічно змінюється вміст марганцю від 11,7...12,4% до 9,3...9,7% після чого – різке падіння до 0,3...0,4% Mn на лінії сплавлення наплавки з металом основи. Зміна вмісту V і Si по товщині шару аналогічно (див. рис. 1), а вуглецю навпаки – спостерігається підвищення з 0,12% до 0,23% на лінії сплавлення з металом основи. Ця картина зміни вмісту елементів свідчить про пошарово-ступеневий характер їх розподілу згідно пошаровому наплавленню, встановлений раніше.

З підвищенням температури відпуску в інтервалі 500...700 °С, що підсилює ступінь дестабілізації аустеніту, збільшується кількість мартенситу деформації в поверхневому шарі наплавлених сталей внаслідок γ→α' ДМПЗ. Це призводить не тільки до зниження внутрішніх напружень, а й до підвищення відносної ударно-абразивної зносостійкості наплавлених сталей 12Х13Г12СФ і 40Х13Г12САФ в ~2 та в ~4 рази, відповідно, в порівнянні зі станом без термічної обробки за рахунок ефектів самоадаптації і самозміцнення в процесі зношування. Сталь 40Х13Г12САФ при однакових параметрах відпуску має більш високу (~в 2 рази) ударно-абразивну зносостійкість внаслідок більш високого вмісту вуглецю та додаткового легування азотом.

Рис. 1. Розподіл легувальних елементів та вуглецю по глибині наплавленого металу 12Х13Г12САФ після відпуску 500 °С, 1 год

Ці економнолеговані зносостійки сталі рекомендуються для реновації наплавленням багатьох деталей машин і металургійного обладнання, що працюють в складних умовах абразивного та ударно-абразивного зношування взамін дорогих і дефіцитних наплавлювальних матеріалів.