ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Аннотация
Исследованы структура, механические свойства и износостойкость заэвтектоидной стали с содержанием 0,09…8,97 мас. % меди. Обнаружены три типа частиц на основе меди. Частицы первого типа имеют размер ~20 нм и располагаются в ферритных промежутках перлита. Частицы второго типа имеют размер ~1 мкм и располагаются по границам бывшего зерна γ-Fe. Частицы третьего типа имеют круглую форму и размер ~25 мкм. Повышение содержания меди сопровождается ростом микротвердости пластинчатого перлита. Введение в сталь 3 мас. % Cu сопровождается ростом микротвердости перлита с 380 до 430 HV. При этом твердость по Бринеллю увеличивается с 340 до 390 НВ. Главным образом, это связано с выделением в ферритных промежутках наноразмерных частиц ε-фазы. При испытаниях по схеме трения скольжения износостойкость заэвтектоидной стали, содержащей 8,97 % меди, в 3,5 раза выше по сравнению с бронзой БрА9Ж3Л и на ~23 % по сравнению с антифрикционным чугуном АЧС-1. В условиях трения о закрепленные частицы абразива относительная износостойкость заэвтектоидной стали с добавлением меди почти в 3 раза выше износостойкости бронзы БрА9Ж3Л. Увеличение уровня износостойкости в условиях трения скольжения, связанное с повышением содержания меди, вызвано повышением объемной доли наноразмерных частиц на основе меди.

Список литературы
1. Stepanova N.V., Razumakov A.A. The effect of doping with copper and aluminium on structure, mechanical and friction properties of steel // Proceedings of the 8th International Forum on Strategic Technology (IFOST–2013), 28 June–1 July, Mongolian University of Science and Technology. – Ulaanbaator, Mongolia: IEEE organized, 2013. – Vol. 2. – P. 240–242.

2. Влияние меди на антифрикционные свойства серых чугунов / Е.Д. Головин, В.А. Кузнецов, В. Кумар, П.А. Попелюх, Н.В. Степанова // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2012. – № 1 (54). – С. 81–84.

3. Stepanova N.V., Razumakov A.A., Lozhkina Е.А. Structure and mechanical properties of Cu–alloyed cast iron // Applied Mechanics and Materials. – 2014. – Vol. 682. – P. 178–182.

4. Influence of Surfactants on the Structure and wear resistance of copper alloyed hypereutectoid steel / N. Stepanova, A. Razumakov, E. Lozhkina, I. Zhil'tsov, V. Kuznetsov // Advanced Materials Research. – 2014. – Vol. 1040. – P. 53–58. – doi: 10.4028/www.scientific.net/AMR.1040.53.

5. Sil'man G.I., Kamynin V.V., Tarasov A.A. Effect of copper on structure formation in cast iron // Metal Science and Heat Treatment. – 2003. – Vol. 45, iss. 7. – P. 254–258. – doi: 10.1023/A:1027320116132.

6. Преварский А.П. Исследование системы –– // Известия Академии наук СССР. МеталлыС

7. Chairuangsri T., Edmonds D.V. The precipitation of copper in abnormal ferrite and pearlite in hyper-eutectoid steels // Acta Materialia. – 2000. – Vol. 48, iss. 15. – P. 3931–3949. – doi:10.1016/S1359-6454(00)00176-2.

8. Cao L., Wu S., Liu B. On the Cu precipitation behavior in thermo-mechanically embrittlement processed low copper reactor pressure vessel model steel // Materials & Design. – 2013. – Vol. 47. – P. 551–556. – doi: 10.1016/j.matdes.2012.12.055.

9. Fourlaris G., Baker A.J., Papadimitriou G.D. Microscopic characterisation of ε–Cu interphase precipitation in hypereutectoid Fe–C–Cu alloys // Acta Metallurgica et Materialia. – 1995. – Vol. 43, iss. 7. – P. 2589–2604. – doi:10.1016/0956-7151(94)00474-V.

10. Chairuangsri T., Edmonds D.V. Abnormal ferrite in hyper-eutectoid steels // Acta Materialia. – 2000. – Vol. 48, iss. 7. – P. 1581–1591. – doi: 10.1016/S1359-6454(99)00442-5.

11. Amorphous, quasicrystalline and other metastable structures produced at the interface of explosively welded dissimilar materials / I. Malutina, I. Bataev, D. Lazurenko, K. Hokamoto, M. Esikov, V. Mali, A. Jorge Junior, A. Bataev // 22nd International Symposium of Metastable, Amorphous and Nanostructured Materials (ISMANAM 2015), Paris, France, 13–17 July 2015. – Paris, 2015. – P. 25.

12. Медь в черных металлах / под ред. И. Ле Мэя, Л.М.-Д. Шетки; пер. с англ. И.Д. Марчуковой, А.Н. Штейнберга; под ред. О.А. Банных. – М.: Металлургия, 1988. – 311 с. – ISBN 5-229-00073-2.

13. Диаграммы состояния металлических систем: cправочник. В 3 т. Т. 2 / под общ. ред. Н.П. Лякишева. – М.: Машиностроение, 1996. – 1024 с. – ISBN 5-217-01569-1.

14. Shubhank K., Kang Y. Critical evaluation and the termodynamic optimization of Fe–Cu, Cu–C, Fe–C binary systems and Fe–Cu–C ternary system // Calphad. – 2014. – Vol. 45. – P. 127–137. – doi: 10.1016/j.calphad.2013.12.002.

15. Sil’man G.I. About retrograde solidus and stratification of melt in the Fe–Cu and Fe–Cu–C systems // Metal Science and Heat Treatment. – 2009. – Vol. 51, iss. 1. – P. 19–24. – doi: 10.1007/s11041-009-9120-1.

16. Яковлев А.Ю., Волчок И.П. Влияние меди на структуру и свойства графитизированной стали // Металловедение и термическая обработка металлов. – 2008. – № 1. – С. 44–46.