Стабільність аустеніту та зносостійкість високомарганцевих сталей
Ключові слова:
високомарганцева сталь, аустеніт, мартенситне перетворення, зносостійкість, пластична деформаціяАнотація
Мета. Класифікація зношуваних деталей металургійного обладнання за категоріями та оптимізації вибору високомарганцевих сталей. Дизайн / Метод / Підхід. Дослідження проводили на сталях, виготовлених в індукційних печах з гартуванням у воді з 1050 °C. Зразки розміром 5 × 3 × 3 мм³ піддавали повільній пластичній деформації стисненням. Ступінь деформації визначали за співвідношенням товщини зразка до і після деформації. Магнітний стан оцінювали магнітометричним методом за допомогою балансу Фарадея. Результати. Встановлено, що при деформації 20–30% у 110Mn8 формується 2,787 об.% α′-мартенситу, у 110Mn10 – 0,263 об.%, у 110Mn13 – 0,107 об.%, у 110Mn18 – 0,006 об.%. Сталі 110Mn8 і 110Mn10 мають низьку стабільність аустеніту, тоді як 110Mn13 і 110Mn18 є метастабільними. Запропоновано класифікацію деталей за умовами експлуатації: І – особливо критичного призначення, ІІ – критичного призначення, ІІІ – загального призначення. Теоретичне значення. Дослідження розширює знання про вплив мартенситного перетворення на зносостійкість високомарганцевих сталей і уточнює зв’язок між хімічним складом та стабільністю аустеніту. Практичне значення. Оригінальність / Цінність. Класифікація дозволяє оптимізувати вибір сталі для деталей залежно від умов експлуатації, зменшуючи витрати на матеріали та підвищуючи надійність обладнання. Обмеження дослідження / Майбутні дослідження. Рекомендується дослідити вплив додаткових легуючих елементів та порівняти з іншими типами деформації. Тип статті. Емпірична.
Завантажити
Посилання
Ayadi, S., Hadji, A., & Kaleli, E. H. (2024). Effect of Heat Treatment Temperature on the Microstructure, Wear and Friction of Ni–Nb–V Alloyed Manganese Steel. International Journal of Metalcasting, 19(2), 1067–1080. https://doi.org/10.1007/s40962-024-01363-z
Belodedenko, S., Hanush, V., & Hrechanyi, O. (2022). Fatigue lifetime model under a complex loading with application of the amalgamating safety indices rule. Procedia Structural Integrity, 36, 182–189. https://doi.org/10.1016/j.prostr.2022.01.022
Belodedenko, S., Hrechanyі, O., Hanush, V., & Izhevskyi, Y. (2024). Experimental and analytical ways of finding the function of the maximum accumulated damage under operating modes with overloads. Advances in Industrial and Manufacturing Engineering, 8, 100137. https://doi.org/10.1016/j.aime.2024.100137
Belodedenko, S., Hrechanyі, O., Vasilchenko, T., Hrechana, A., & Izhevskyi, Y. (2023). Determination of the critical cyclic fracture toughness for the mode II in mixed fracture of structural steels. Forces in Mechanics, 13, 100236. https://doi.org/10.1016/j.finmec.2023.100236
Bhattacharya, A., Biswal, S., Barik, R. K., Mahato, B., Ghosh, M., Mitra, R., & Chakrabarti, D. (2024). Comparative interplay of C and Mn on austenite stabilization and low temperature impact toughness of low C medium Mn steels. Materials Characterization, 208, 113658. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2024.113658
Ding, F., Guo, Q., Hu, B., & Luo, H. (2022). Influence of softening annealing on microstructural heredity and mechanical properties of medium-Mn steel. Microstructures, 2(2). https://doi.org/10.20517/microstructures.2022.01
Han, R., Yang, G., Fu, Z., Xu, D., Xu, Y., & Zhao, G. (2023). Effect of low-temperature hot rolling on the microstructure and mechanical properties of air-cooling medium manganese martensitic wear-resistant steel. Materials Characterization, 203, 113139. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2023.113139
Hrechanyі, O. (2024). Resource forecasting under the action of degradation processes with a catastrophic section on the example of universal spindles liners of rolling mills. Results in Materials, 22, 100563. https://doi.org/10.1016/j.rinma.2024.100563
Hu, Z., & Fu, H. (2024). Effect of Si Content on Microstructure and Properties of Low-Carbon Medium-Manganese Steel after Intercritical Heat Treatment. Metals, 14(6), 675. https://doi.org/10.3390/met14060675
Jabłońska, M. B., Jasiak, K., Kowalczyk, K., Bednarczyk, I., Skwarski, M., Tkocz, M., & Gronostajski, Z. (2022). Deformation behaviour of high-manganese steel with addition of niobium under quasi-static tensile loading. Materials Science-Poland, 40(3), 1–11. https://doi.org/10.2478/msp-2022-0029
Kozłowska, A., Stawarczyk, P., Grajcar, A., Radwański, K., Matus, K., & Samek, L. (2023). Microstructure evolution and strain hardening behavior of thermomechanically processed low-C high-manganese steels: an effect of deformation temperature. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 23(3). https://doi.org/10.1007/s43452-023-00722-7
Li, J., Xu, L., Feng, Y., Wu, S., Li, W., Wang, Q., Zhang, P., & Tu, X. (2023). Hardening mechanism of high manganese steel during impact abrasive wear. Engineering Failure Analysis, 154, 107716. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2023.107716
Ol’shanetskii, V. E., Snezhnoi, G. V., & Sazhnev, V. N. (2016). Structural and Magnetic Stability of Austenite in Chromium-Nickel and Manganese Steels with Cold Deformation. Metal Science and Heat Treatment, 58(5–6), 311–317. https://doi.org/10.1007/s11041-016-0009-5
Sazhnyev, V. M., & Snizhnoy, H. V. (2023). Influence of Technological Parameters on the Physical, Mechanical and Operational Properties of Wear-Resistant Austenitic High-Manganese Steel. Metallofizika i noveishie tekhnologii, 45(4), 503–522. https://doi.org/10.15407/mfint.45.04.0503
Scott, C. P. (2022). Recent Developments in Medium and High Manganese Steels. Metals, 12(5), 743. https://doi.org/10.3390/met12050743
Sereda, B., Sheyko, S., & Sereda, D. (2012). The research of influence alloying elements on processes structure formation in stamp steel. In AIST Steel Properties and Applications Conference Proceedings-Combined with MS and T12. 7-11 October. 2012. Pittsburg, USA. Materials Science and Technology., 453–456. https://www.proceedings.com/content/015/015896webtoc.pdf
Sheyko, S., Mishchenko, V., Matiukhin, A., Bolsun, O., Lavrinenkov, A., & Kulabneva, E. (2021). Universal equation of metal resistance dependence to deformation on conditions of thermoplastic processing. Metal 2021 Conference Proeedings, 2021, 329–334. https://doi.org/10.37904/metal.2021.4121
Sheyko, S., Tsyganov, V., Hrechanyі, O., Vasilchenko, T., & Hrechana, A. (2023). Determination of the optimal temperature regime of plastic deformation of micro alloyed automobile wheel steels. Research on Engineering Structures and Materials, 10(1), 331–339. https://doi.org/10.17515/resm2023.49me0428tn
Shejko, S., Yechyn, S., & Demchenko, N. (2016). The method for determination of the influence of the stress-strain state of metal on the structural transformations in the low-alloy steel. In Materials Science and Technology Conference and Exhibition 2016, MS and T 2016 (pp. 353-358). https://www.proceedings.com/content/032/032780webtoc.pdf
Snizhnoi, G., & Rasshchupkyna, M. (2012). Magnetic state of the deformed austenite before and after martensite nucleation in austenitic stainless steels. Journal of Iron and Steel Research, International, 19(6), 42–46. https://doi.org/10.1016/S1006-706X(12)60125-3
Snizhnoi, H. (2011). Formation of strain-induced martensite in chromium-nickel steels of the austenitic class. Materials Science, 47(3), 363–369. https://doi.org/10.1007/s11003-011-9404-7
Snizhnoi, H., Sazhnev, V., Snizhnoi, V., & Mukhachev, A. (2024). Details of mining beneficiation equipment made of medium manganese wear-resistant steel. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1348, 012027. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1348/1/012027
Sun, B., Lu, W., Ding, R., Makineni, S. K., Gault, B., Wu, C.-H., Wan, D., Chen, H., Ponge, D., & Raabe, D. (2023). Chemical heterogeneity enhances hydrogen resistance in high-strength steels. arXiv preprint arXiv:2308.16048. https://doi.org/10.48550/arXiv.2308.16048
Sun, J., Jiang, M., Dong, L., Ding, Z., Bao, Y., & Luo, S. (2024). Effect of aging temperature on the microstructure and properties of alloyed high‐manganese steel. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik. https://doi.org/10.1002/mawe.202300074
Tressia, G., & Sinatora, A. (2023). Effect of the normal load on the sliding wear behavior of Hadfield steels. Wear, 520–521, 204657. https://doi.org/10.1016/j.wear.2023.204657
Wang, X., Zhang, X., Liu, Q., Qian, C., & Cai, Z. (2023). Enhanced Low Cycle Fatigue Properties of Ti-6Al-4V Alloy by Post-treatment Technology of Pulse High-Intensity Magnetic Field. Journal of Materials Engineering and Performance. https://doi.org/10.1007/s11665-023-07861-1
Wen, Y., Peng, H., Si, H., Xiong, R., & Raabe, D. (2014). A novel high manganese austenitic steel with higher work hardening capacity and much lower impact deformation than Hadfield manganese steel. Materials & Design, 55, 798–804. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2013.09.057
Westraadt, J. E., Goosen, W. E., Kostka, A., Wang, H., & Eggeler, G. (2022). Modified Z-phase formation in a 12% Cr tempered martensite ferritic steel during long-term creep. arXiv preprint arXiv:2206.15070. https://doi.org/10.48550/arXiv.2206.15070
Yan, J., Zhou, M., Wu, H., Liang, X., Xing, Z., Li, H., Zhao, L., Jiao, S., & Jiang, Z. (2023). A review of key factors affecting the wear performance of medium manganese steels. Metals, 13(7), 1152. https://doi.org/10.3390/met13071152
Yavtushenko, A., Yavtushenko, G., Protsenko, V., Bondarenko, Y., & Vasilchenko, T. (2019). Dynamics of Mechanical Press Drive. IEEE International Conference on Modern Electrical and Energy Systems (MEES). https://doi.org/10.1109/mees.2019.8896522
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Категорії
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Hennadii Snizhnoi , Volodymyr Sazhnev, Serhii Sheyko, Olexandr Shapurov, Anastasiia Hrechana (Author)
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Всі статті, опубліковані в журналі Challenges and Issues of Modern Science, ліцензовані за ліцензією Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY). Це означає, що ви можете:
- Поширювати, копіювати та передавати статтю
- Адаптувати, реміксувати та створювати похідні роботи на основі статті
за умови, що ви надаєте належне посилання на оригінальну роботу, вказуєте ім'я авторів, назву статті, журнал та наявність ліцензії CC BY. Будь-яке використання матеріалів не повинно припускати схвалення авторами або журналом використаного матеріалу.
