435 / 530
Актуальные проблемы в машиностроении. 2016. №3
Материаловедение
в машиностроении
____________________________________________________________________
435
эксплуатационной прочностью, препятствующей механическому внедрению контактирующего
контртела или частиц и аномальным видам разрушения при адгезионном изнашивании. С
другой стороны, ресурс работы при контактном воздействии определяется кинетикой
накопления и аннигиляции дефектов кристаллического строения, т.е. адаптивной способностью
материала к условиям нагружения. В качестве наиболее эффективных рассматриваются стали, в
которых сформирована структура метастабильного аустенита или аустенит определённого
химического состава присутствует наряду с мартенситом, карбидами и др. фазами и
структурными составляющими [1-4]. Рассеяние подводимой к рабочей поверхности энергии при
внешнем воздействии наиболее эффективно производится микрогетерогенной структурой с
метастабильным аустенитом, превращающимся в дисперсный мартенсит в процессе
эксплуатации. Самоорганизация структуры, обусловленная релаксационными процессами при
образовании мартенсита, с высоким уровнем деформационного упрочнения поверхностного
слоя и формирование сжимающих напряжений обеспечивают высокую стойкость материалов, в
максимальной степени отвечающих принципам синергетического подхода к неравновесным
системам [5].
К распространённым деталям, подвергающимся гидроабразивно-коррозионному
воздействию агрессивных жидкостей, содержащей твёрдые частицы, принадлежат, например,
рабочие лопатки и улитки центробежных насосов, цилиндровые втулки буровых насосов. Срок
службы таких деталей не превышает 100 – 200 ч вследствие гидроабразивного и коррозионного
изнашивания и появления недопустимо больших зазоров в сопрягаемых деталях.
В связи с этим представляет практический интерес разработка технологии производства
цилиндровых втулок буровых насосов, аналогичных по условиям работы деталей из
износостойких сталей.
Цель работы – исследование взаимосвязи температуры нагрева под закалку и изменение
фазового состава и структуры высокохромистых сталей Х12МФЛ и 95Х18 – с их абразивной
износостойкостью и выбор оптимального режима термической обработки для получения
максимальной износостойкости в сочетании с повышенной конструкционной прочностью.
Методика экспериментального исследования
Из литых трубных заготовок сталей ледебуритного класса Х12МФЛ после
нормализации и отпуска и 95Х18 после горячей прокатки и отжига были изготовлены
образцы размером 10 х 10 х 25 мм для изучения микроструктуры и испытаний на абразивное
изнашивание.
Температуру нагрева образцов под закалку изменяли в широком диапазоне
(850
1170°С), Выдержка при температуре нагрева составляла 30 мин, охлаждение в масле.
Оценка износостойкости образцов производилась с помощью методики изнашивания
по закреплённому образцу, реализованной на специальной установке. Образцы с площадью
рабочей части 10 х 10 мм совершали возвратно–поступательное движение по шлифовальной
бумаге 14А32МН481 (ГОСТ 6456-82) на корундовой основе. Нагрузка на образец составляла
10 кг (удельная нагрузка 1 МПа).
Абразивная износостойкость определялась по результатам двух параллельных
испытаний, сравнение результатов производили через относительные единицы:
ε = ΔМэ/ΔМо,
(1)
где ε - относительная износостойкость, ΔМэ - потеря массы образца-эталона – валковой
стали 9Х5МФС после закалки от 900
С и низкого отпуска (0,4100 г), ΔМо - потеря массы
испытуемого образца, которая составляла менее 1 % на пути трения 30 м [2].