Obrabotka Metallov 2018 Vol. 20 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 20 № 2 2018 130 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Структура и свойства термически обработанных среднеуглеродистых сталей, легированных медью Татьяна Огнева 1, a, * , Никита Мартюшев 2, b , Ирис Альтпетер 3, c Михаил Сурков 2 , d , Александр Токарев 4, e , Татьяна Крутская 5, f 1 Новосибирский государственный технический университет, пр. К. Маркса, 20, г. Новосибирск, 630073, Россия 2 Национальный исследовательский Томский политехнический университет, пр. Ленина, 30, г. Томск, 634050, Россия 3 Институт неразрушающего контроля им. Фраунгофера, Кампус E3 1, Саарбрюккен, 66123, Германия 4 Сибирский государственный университет водного транспорта, ул. Щетинкина, 33, г. Новосибирск, 630099, Россия 5 Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет, ул. Ленинградская, 113, г. Новосибирск, 630008, Россия a https://orcid.org/0000-0002-0081-283X , ogneva@corp.nstu.ru , b https://orcid.org/0000-0003-0620-9561, martjushev@tpu.ru, c https://orcid.org/0000-0002-3006-625X , irisaltpeter@mail.ru , d https://orcid.org/0000-0002-3654-8401, masur@tpu.ru, e https://orcid.org/0000-0002-2841-3689, aot51@ngs.ru , f https://orcid.org/0000-0001-8003-4523, j_krutskii@rambler.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2018 Том 20 № 2 с. 130–143 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2018-20.2-130-143 Введение В некоторых случаях стали, легированные медью, используются как материалы триботех- нического назначения и рассматриваются в каче- стве альтернативы дорогостоящим бронзам [1, 2]. ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.78.08 История статьи : Поступила: 15 марта 2018 Рецензирование: 02 апреля 2018 Принята к печати: 30 апреля 2018 Доступно онлайн: 15 июня 2018 Ключевые слова : Сталь Легирование медью Закалка Структура Износостойкость Наночастицы ε-Cu Финансирование : Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект №15-19-00230). АННОТАЦИЯ Введение. Железоуглеродистые сплавы, легированные медью, считаются возможной альтернативой дорогостоящим бронзам при изготовлении деталей крупногабаритных тяжелонагруженных узлов трения скольжения. Условия работы этих узлов предполагают наличие больших удельных нагрузок. Следовательно, материалы, из которых они изготавливаются, должны обладать высоким комплексом прочностных и трибо- технических свойств. Наибольшая прочность железоуглеродистых сталей достигается путем закалки, тем не менее в настоящее время остается открытым вопрос о влиянии меди на структуру и свойства среднеугле- родистых сталей после закалки. Цель работы: исследование структуры прочностных и триботехнических свойств литых среднеуглеродистых сталей, легированных медью (0…9 мас. %), после закалки от температур 800, 900, 1000 и 1150 °С и низкого отпуска при 200 °С. Методы исследования. Структурные исследования проведены с использованием методов оптической и сканирующей электронной микроскопии и рентгено- фазового анализа. Исследованы механические свойства сплавов после литья и закалки с низким отпуском, оценена твёрдость материалов по Роквеллу, проведены испытания на износостойкость о закрепленные и нежестко закрепленные частицы абразива. Результаты и обсуждение . Установлено, что с повышением со- держания меди в стали уменьшается размер ферритного зерна и возрастает дисперсность перлита. Методом просвечивающей электронной микроскопии изучены нанодисперсные включения ε-фазы меди, формирую- щиеся в ферритной матрице. Нагрев до 800 °С не обеспечивает возможность для полной закалки сталей, ле- гированных медью. Кроме мартенсита в структуре сплавов присутствуют микрообъемы феррита и перлита. Закалка от 900 °С приводит к формированию полностью мартенситной структуры. Дальнейшее повышение температуры закалки не приводит к качественному изменению структурного состава. Включения медистой фазы преимущественно обладают формой, близкой к сферической. При закалке от 1150 °С в сплаве с 9 % меди включения ε-Cu выделяются в виде тонких пленок по бывшим границам аустенитных зерен. Методом ПЭМ установлено, что нагрев под закалку приводит к растворению медных наноразмерных включений. На стадии ускоренного охлаждения медь в виде включений не выделяется. Показано, что легирование медью до 6 мас. % способствует росту триботехнических характеристик среднеуглеродистых сталей. Установлено, что наиболее высоким комплексом механических свойств обладают образцы, закаленные от 900 °С. Для цитирования: Структура и свойства термически обработанных среднеуглеродистых сталей, легированных медью / Т.С. Огнева, Н.В. Мартюшев, И. Альтпетер, М.А. Сурков, А.О. Токарев, Т.М. Крутская // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2018. – Т. 20, № 2. – С. 130–143. – doi: 10.17212/1994-6309-2018-20.2-130-143. ______ *Адрес для переписки Огнева Татьяна Сергеевна , к.т.н., доцент Новосибирский государственный технический университет, пр. К. Маркса, 20, 630073, г. Новосибирск, Россия Тел.: 8 (383) 315-29-01 , e-mail: ogneva@corp.nstu.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov