Підвищення ресурсу швидкозношуваних деталей зносостійкими накладками з високовуглецевої низьколегованої сталі

Abstract

UK: В роботі вирішено актуальне завдання вдосконалення наявного матеріалу високої якості, а саме високовуглецевої низьколегованої сталі 120Г3С2. Досліджено структуру і властивості приповерхневих шарів загатрованої на залишковий аустеніт сталі після інтенсивного механічного зношування. Розроблено також засіб з’єднання ремонтних накладок з термічно обробленої сталі 120Г3С2 з деталями з інших сталей, які потребують захисту від інтенсивного механічного зношування. Показано, що для отримання якісного зварного з’єднання високовуглецевої низьколегованої сталі необхідно забезпечити прискорене охолодження зони термічного впливу (ЗТВ) під час зварювання. Це забезпечує утворення прошарку аустеніту, якій знижує вірогідність утворення тріщин і значно підвищує якість зварних з’єднань. EN: The task of improving the available material of high quality, namely, high carbon low-alloy steel 120Mn3Si2, is solved in this work. The structure and properties of the surface layers of retained austenite in steel after severe mechanical wear were investigated. A mean for connecting repair linings of heat-treated steel 120Mn3Si2 with parts from other steels that require protection from severe mechanical wear is also developed. It is shown that for obtaining a high quality welded joint of high carbon low alloy steel, it is necessary to provide rapid cooling of the heat affected zone (HAZ) during welding. This provides the formation of austenite layer, which reduces the likelihood of cracks and significantly improves the quality of welded joints. RU: Механическое, в том числе абразивное, изнашивание является наиболее интенсивным процессом разрушения поверхностей трения промышленного оборудования. Диссертация посвящена решению актуальной научно-практической задачи получения качественных сварных соединений износостойкого материала – закалённой высокоуглеродистой низколегированной стали 120Г3С2. Также проведены исследования микроструктуры поверхности трения данной стали со структурой нестабильного аустенита после абразивного изнашивания и микроструктуры нестабильного аустенита на начальных стадиях бейнитного превращения при температуре 250 оС. В процессе абразивного изнашивания стали 120Г3С2, закалённой от 900 оС, на поверхности трения формируется сплошной слой мартенсита. Глубина слоя составляет 7…10 µm. Микротвёрдость поверхности трения достигает 1400 HV0.05. Бейнитное превращение начинается меньше, чем через 1 час после начала изотермической выдержки закалённой от 900 оС стали 120Г3С2. Наряду с бейнитом игольчатой морфологии во время изотермической выдержки формируются участки значительно более дисперсного бейнита с межпластинчатым расстоянием менее 100 нм. Твёрдость стали во время изотермической выдержки изменяется по кривой с минимумом, соответствующим выдержке 1 час. Целесообразно быстрое охлаждение сварного соединения для получения в зоне термического влияния полностью аустенитной структуры, идентичной начальной структуре закалённой стали. Также быстрое охлаждение необходимо для исключения или минимизации выделения карбидов из аустенита, что предотвращает образование мартенсита в ЗТВ. После ручной дуговой сварки закалённой стали 120Г3С2 с ускоренным охлаждением в воде структура ЗТВ является набором слоёв переменной твёрдости от аустенита до мартенсита. Сварка с ускоренным охлаждением в воде стали 120Г3С2 позволяет получать сварные соединения с прочностью большей, чем у основного материала.