Controlling the Structure of Wear-Resistant Steels 150khnml and Kh12mfl by High-Temperature Quenching and Cold Treatment

M. A. Filippov; M. A. Gervasiev; S. M. Nikiforova; Yu. V. Khudorozhkova; G. N. Plotnikov; S. Kh. Estemirova; V. V. Legchilo

doi:10.17804/2410-9908.2017.1.043-054

M. A. Filippov, M. A. Gervasiev, S. M. Nikiforova, Yu. V. Khudorozhkova, G. N. Plotnikov, S. Kh. Estemirova, V. V. Legchilo

CONTROLLING THE STRUCTURE OF WEAR-RESISTANT STEELS 150KhNML AND Kh12MFL BY HIGH-TEMPERATURE QUENCHING AND COLD TREATMENT

DOI: 10.17804/2410-9908.2017.1.043-054

The paper studies the effect of quenching in a wide range of temperatures on the quantity
of metastable residual austenite, its stability, hardening and wear resistance in the process of abrasive wear of high-carbon tool steels of the pearlitic and ledeburitic classes – 150KhNML and Kh12MFL. Despite decreasing initial hardness with increasing quenching temperature, the abrasive wear resistance of the steels increases, this being due to a change in the quantity, composition and deformation stability of residual austenite. The increase in the relative wear resistance of both steels with increasing quenching temperature correlates with hardenability determined by measuring the microhardness of the gauge surface after wear. The cold treatment of the Kh12MFL steel after high-temperature quenching additionally enhances its abrasive wear resistance by 25 % due to the formation of 15 % of high-carbon-chromium cryogenic martensite and increases the initial hardness to 60 НRC with the preservation of 20 % of residual metastable austenite and carbides.

Keywords: abrasive wear, hardening, wear resistance, martensite, residual metastable austenite, carbides

References:

Shabashov V.A., Korshunov L.G., Mukoseev A.G., Sagaradze V.V., Makarov A.V., Pilyugin V.P., Novikov S.I., Vildanova N.F. Deformation-induced phase transitions in a highcarbon steel. Materials Science and Engineering: A, 2003, vol. 246, pp.196–207. DOI: 10.1016/S0921-5093(02)00549-X.
Filippov M.A., Gervasiev M.A., Khudorozhkova Yu.V., Legchilo V.V. Effect of quenching temperature on the phase composition, structure and wear resistance of the 150KhNM steel. Izvestiya vysshykh uchebnykh zavedeniy. Chernaya metallurgiya, 2013, no. 11, pp. 14–16. (In Russian).
Gulyaev A.P. Metallovedenie [Metal Science]. M., Metallurgiya Publ., 1986, 544 p. (In Russian).
Firouzdor V., Nejati E., Khomamizadeh F. Effect of deep cryogenic treatment on wear resistance and tool life of M2 HSS drill. Journal of Materials Processing Technology, 2008, vol. 206, pp. 467–472. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2007.12.072.
Khrushchev M.M., Babichev M.A. Abrazivnoe iznashivanie [Abrasive Wear]. M., Nauka Publ., 1979, 252 p. (In Russian).
Korshunov L.G. Iznashivanie metallov pri trenii. V. 1, book 2 [Frictional Wear of Metals]. M., Metallurgiya Publ., 1991, pp. 387–413. (In Russian).
Filippov M.A., Litvinov V.S., Nemirovsky Yu. R. Stali s metastabilnym austenitom [Steels with Metastable Austenite]. M., Metallurgiya Publ., 1988, 257 p. (In Russian).
Ivanova V.S. Synergetics in metal science. Metallovedenie i termicheskaya obrabotka metallov, 2005, no. 2, pp. 12–19.
Bernshtein M.L. Struktura deformirovannykh metallov [Structure of Deformed Metals]. M., Metallurgiya Publ., 1977, pp. 490.

М. А. Филиппов, М. А. Гервасьев, С. М. Никифорова, Ю. В. Худорожкова, Г. Н. Плотников, С. Х. Эстемирова, В. В. Легчило

РЕГУЛИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ИЗНОСОСТОЙКИХ СТАЛЕЙ 150ХНМЛ И Х12МФЛ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАКАЛКОЙ И ОБРАБОТКОЙ ХОЛОДОМ

Изучено влияние закалки в широком диапазоне температур на количество метастабильного остаточного аустенита, его стабильность, упрочнение и износостойкость в процессе абразивного изнашивания высокоуглеродистых инструментальных сталей перлитного и ледебуритного классов – 150ХНМЛ и Х12МФЛ. Несмотря на снижение исходной твёрдости при повышении температуры закалки абразивная износостойкость сталей возрастает, что связано с изменением количества, состава остаточного аустенита и его деформационной стабильности. Увеличение относительной износостойкости обеих сталей с повышением температуры закалки коррелирует со способностью к упрочнению, определяемой посредством измерения микротвёрдости рабочей поверхности после изнашивания. Обработка холодом стали Х12МФЛ после высокотемпературной закалки позволяет дополнительно повысить абразивную износостойкость на 25 % за счёт образования 15 % высокоуглеродисто-хромистого мартенсита охлаждения и повышения начальной твёрдости до 60 НRC с сохранением 20 % остаточного метастабильного аустенита и карбидов.

Ключевые слова: абразивное изнашивание, закалка, износостойкость, мартенсит, остаточный метастабильный аустенит, карбиды

Библиография:

Deformation-induced phase transitions in a high-carbon steel / V. A. Shabashov, L. G. Korshunov, A. G. Mukoseev, V. V. Sagaradze, A. V. Makarov, V. P. Pilyugin, S. I. Novikov, N. F. Vildanova // Materials Science and Engineering: A. – 2003. – Vol. 246. – P. 196–207. – DOI: 10.1016/S0921-5093(02)00549-X.
Влияние температуры закалки на фазовый состав, структуру и износостойкость стали 150ХНМ / М. А. Филиппов, М. А. Гервасьев, Ю. В. Худорожкова, В. В. Легчило // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2013. № 11. С. 1416.
Гуляев А. П. Металловедение. – М. : Металлургия, 1986. – 544 с.
Firouzdor V., Nejati E., Khomamizadeh F. Effect of deep cryogenic treatment on wear resistance and tool life of M2 HSS drill // Journal of Materials Processing Technology. – 2008. – Vol. 206. – P. 467–472. – DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2007.12.072.
Хрущев М. М., Бабичев М. А. Абразивное изнашивание. – М. : Наука, 1970. – 252 с.
Коршунов Л. Г. Изнашивание металлов при трении / под ред. М. Л. Бернштейна, А.Г.Рахштадта. – М. : Металлургия, 1991. – Т. 1, кн. 2 : Металловедение и термическая обработка стали. – С. 387–413.
Филиппов М. А., Литвинов В. С., Немировский Ю. Р. Стали с метастабильным аустенитом. – М. : Металлургия, 1988. – 257 с.
Иванова В. С. Синергетика в металловедении // МиТОМ. – 2005. – № 2. – С. 12–19.
Бернштейн М. Л. Структура деформированных металлов. – М. : Металлургия, 1977. – 490 с.

Библиографическая ссылка на статью

Controlling the Structure of Wear-Resistant Steels 150khnml and Kh12mfl by High-Temperature Quenching and Cold Treatment / M. A. Filippov, M. A. Gervasiev, S. M. Nikiforova, Yu. V. Khudorozhkova, G. N. Plotnikov, S. Kh. Estemirova, V. V. Legchilo // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. - 2017. - Iss. 1. - P. 43-54. -
DOI: 10.17804/2410-9908.2017.1.043-054. -
URL: http://dream-journal.org/issues/content/article_126.html
(accessed: 21.12.2024).