DOI: 10.52150/2522-9117-2022-36-430-440

Бобирь Сергій Володимирович, д.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0001-6816-1554

Парусов Едуард Володимирович, д.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0002-4560-2043. E-mail: tometal@ukr.net

Голубенко Тетяна Миколаївна, к.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0002-3583-211X. E-mail: sumer@i.ua

Барановська Олена Євгенівна, к.т.н., н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0002-4106-5797

Чуйко Ігор Миколайович, к.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0002-4753-614X

ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ КРІОГЕННОГО ОБРОБЛЕННЯ НА ОСОБЛИВОСТІ ФОРМУВАННЯ СТРУКТУРИ ТА ЗНОСОСТІЙКІСТЬ СТАЛІ 38ХН3МФА ПІСЛЯ ПОПЕРЕДНЬОГО ТЕРМІЧНОГО ЗМІЦНЕННЯ

Анотація. Метою роботи є дослідження впливу комплексного термічного оброблення на особливості формування структури та властивостей вуглецевої сталі, що легована хромом, нікелем, молібденом та ванадієм. У теперішній час для виготовлення різноманітних металовиробів металургійного та машинобудівного призначення (прокатні валки, лінійки, прошивні оправки, деталі енергетичного обладнання) використовують вуглецеві леговані сталі (38ХН3МФА, 65Х3СМФ, 80Х3МФ), які містять хром, молібден, нікель, ванадій та інші дефіцитні й дороговартісні хімічні елементи. Однак стійкість до зношування готових металовиробів із зазначених сталей в жорстких умовах експлуатації (значні циклічні навантаження та підвищені температури) виявляється на практиці недостатньою. Одним зі способів ефективного впливу на поліпшення експлуатаційної стійкості вуглецевих легованих сталей може бути застосування кріогенного оброблення після попереднього термічного зміцнення. Наведено результати досліджень впливу та тривалості кріогенного оброблення на особливості формування структури, мікротвердості, твердості й зносостійкості сталі 38ХН3МФА, яка була попередньою піддана термічному зміцненню. Встановлено, що тривалість витримування сталі 38ХН3МФА у рідкому азоті повинна становити не менше 1,0 години, що дозволяє досягти підвищення мікротвердості та зносостійкості на 12 % і 17,4 % відповідно. Отримані результати дозволяють стверджувати, що застосування кріогенного оброблення на завершальній стадії термічного зміцнення забезпечить підвищення експлуатаційної стійкості металовиробів відповідального призначення, які виготовлені зі сталі 38ХН3МФА. Розроблений спосіб може бути рекомендований до промислової реалізації технології комплексного термічного оброблення вуглецевих сталей із підвищеною зносостійкістю, які додатково містять хром, нікель, молібден і ванадій.

Ключові слова: легована сталь, зносостійкість, твердість, структура, кріогенне оброблення.

DOI: https://doi.org/10.52150/2522-9117-2022-36-430-440

Посилання для цитування: Дослідження впливу кріогенного оброблення на особливості формування структури та зносостійкість сталі 38ХН3МФА після попереднього термічного зміцнення / С. В. Бобирь, Е. В. Парусов, Т. М. Голубенко, О. Є. Барановська, І. М. Чуйко. Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2022. Вип. 36. С. 430-440. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2022-36-430-440

Перелік посилань

1. Счастливцев В. М., Калетина Ю. В., Фокина Е. А., Калетин А. Ю. О роли остаточного аустенита в структуре легированных сталей и влиянии на него внешних воздействий. Физика металлов и металловедение. 2014. Т. 115. № 9. С. 962–976.
2. Федулов В. Н. Перспективы использования существующих и создания новых инструментальных сталей для производства технологической оснастки горячего формообразования изделий. Литье и металлургия. 2006. № 1 (37). С. 125–129.
3. Понкратин Е. И., Ленартович Д. В., Стеблов А. Б. Новые теплостойкие стали для штампов горячего деформирования. Сталь. 2009. № С. 77–80.
4. Бабаскин Ю. З., Шипицин С. Я. Стали с нитридной фазой для кузнечно‑прессового инструмента горячего деформирования. Сталь. 2010. № 2. С. 68–70.
5. Лещенко А. Н., Вишняков А. П. Исследование кинетики превращения аустенита в хромоникелевой стали марки 38ХН3МФА. Металлургическая и горнорудная промышленность. 2000. № 1. С. 49–50.
6. Иванов Ю. Ф., Козлов Э. В. Кинетика выделения частиц карбида типа Me₂C при высокотемпературном отпуске стали 38ХН3МФА. Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 1995. № 8. С. 65–66.
7. Козлов Э. В., Попова Н. А., Климашин С. И., Тихонькова О. В., Подковка В. П., Тайлашев А. С., Целлермаер В. В., Громов В. Е. Влияние закалки на структуру и фазовый состав литой конструкционной стали 30ХН3МФА. Ползуновский Вестник. 2005. № 2 (Ч. 2). С. 153–158.
8. Голубев А. Е., Сергеев Ю. Г. Изотермическая закалка стали 38ХН3МФА. XXX Юбилейная неделя науки СПбГТУ : материалы межвузовской научной конференции. Ч. VI, Санкт‑Петербургский государственный технический университет, 2002. С. 38–39.
9. Бобырь С. В., Нефедьева Е. Е., Евсюков М. Ф. Особенности фазово‑структурных превращений при охлаждении хромистых сталей для инструмента горячей деформации. Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии. 2014. Вып. 29. С. 221–228.
10. Иванов Ю. Ф., Козлов Э. В. Исследование влияния скорости охлаждения на параметры структуры стали 38ХН3МФА. Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 1991. № 6. С. 50–51.
11. Крамаров М. А., Кондратьев А. С. Влияние высокой термической обработки на механические свойства и трещиностойкость стали 38ХН3МФА. Металловедение и термическая обработка металлов. 1990. № 1. С. 15–20.
12. Калетин А. Ю., Кутьин А. В., Гербих Н. М. Длительный высокотемпературный отпуск стали 38ХН3МФА со структурой бейнита. Физика металлов и металловедение. 1986. № 61 (5). С. 915–921.
13. Крот П. В., Бобырь С. В., Жарков И. П., Нефедьева Е. Е., Тимофеев Г. В. Повышение износостойкости инструментальных сталей методом криогенной закалки. Металлургические процессы и оборудование. 2013. № 4. С. 88–98.
14. Азотний кріостат для широкодіапазонної термообробки матеріалів : пат. 84214 Україна. № u201305483 ; заявл. 29.04.2013 ; опубл. 10.10.2013. Бюл. № 19.