Підвищення опору зношуванню при легуванні марганцем ADI

Abstract

Досліджено вплив вмісту марганцю на зносостійкість ADI, який був ізотермічно загартований при різних температурах. Аналізували зразки ADI з вмістом Mn 0,78% та 0,24%. Структура чавуну створювалася шляхом аустенізуючого нагрівання при 900 °С протягом 30 хвилин. і подальшого ізотермічного гартування в рідкому олові при температурах 310, 330, 350, 380 °С для зразків з високим вмістом марганцю і при 350, 370 °С для зразків з низьким вмістом. Показано, що збільшення вмісту марганцю збільшує кількість залишкового аустеніту за тих же умов загартування. Це посилює позитивну роль впливу TRIP на процеси зміцнення та опір зношуванню. Дослідження зносостійкості проводили на лабораторному обладнанні, яке моделювало зношення сільськогосподарчої техніки під час оранки. Випробування проводились на зразках 10 х10 мм2 в сухому піску при навантаженні 5 кг і швидкості обертання зразків 2,93 м/с. Це приблизно дорівнює швидкості руху техніки при польових роботах. Цикл роботи складав 5 км пробігу, Після кожного циклу зразки зважувались на аналітичних вагах з точністю 0.1 мг. Встановлено, що за всіх умов гартування легування марганцем суттєво підвищує зносостійкість виробів з бейнітного чавуну за рахунок більш інтенсивного протікання деформаційного індукованого мартенситного перетворення в приповерхневих шарах деталей, що піддаються зношуванню. Рентгенівські дослідження показали, що в зразках з підвищеним вмістом марганцю вміст деформаційно індукованого мартенситу в поверхневих шарах збільшується вдвічі. Мікротвердість при поверхневого шару після зсувної деформації при зношуванні збільшується в 1,5 рази в порівнянні з вихідним зразком. Третина відбитків демонструє аномально високу мікротвердість Нμсер =700 – 900. Це відповідає твердості мартенситу в чавунах цього класу. Отримані результати лабораторних експериментів є передумовою до широкого практичного використання TRIP – ефекту, як ефективного механізму деформаційного зміцнення поверхневих шарів землеобробної техніки, що працює в режимі зношування.

The effect of manganese content on the wear resistance was studied on ADI materials , that are isothermally quenchеd at different temperatures. ADI samples with Mn content of 0.78% and 0.24% were analyzed. The final structure of the cast iron was created by austenitizing heating at 900 ° C for 30 minutes. and subsequent isothermal quenching in liquid tin at temperatures of 310, 330, 350, 380 ° C for samples with high manganese content and at 350, 370 ° C for samples with low content. It is shown that increasing the manganese content increases the amount of residual austenite under the same quenching conditions. This enhances the positive role of the TRIP effect on the strengthening of the subsurface layer and wear resistance. Wear resistance studies were performed on laboratory equipment that simulated the wear of agricultural machinery during plowing. Wear resistance tests were performed on samples of 10 x 10 mm2 in dry sand at a load of 5 kg at speed of 2.93 m/s which is approximately equal to the speed of machinery during agricultural work. The duration of the cycle corresponded to 5 km distance. After each cycle, the samples were weighed on analytical balances with an accuracy of 0.1 mg. It was found that under all conditions of quenching manganese alloying significantly increases wear resistance due to more intensive deformation-induced martensitic transformation in the near-surface layers. X-ray studies have shown that increasing the of manganese concentration doubles the content of deformation-induced martensite in the surface layers. The microhardness of the surface layer after shear deformation during wear increases by 1.5 times compared to the sample without wear. One third of the hardness impressions show abnormally high microhardness Hμ = 700 - 900. These values correspond to the microhardness of martensite in cast irons of this class. The obtained results of laboratory experiments are a prerequisite for the wide practical use of TRIP - effect as an effective mechanism of deformation strengthening of the surface layers of agricultural machinery operating in the mode of wear.