Стабільність аустеніту та зносостійкість високомарганцевих сталей

Abstract

Purpose. Classification of wear-resistant components used in metallurgical equipment by category and optimization of high-manganese steel selection. Design / Method / Approach. The study was conducted on steels produced in induction furnaces with water quenching at 1050 °C. Samples of 5 × 3 × 3 mm³ were subjected to slow plastic deformation by compression. The degree of deformation was determined by the ratio of the sample thickness before and after deformation. The magnetic state was evaluated by the magnetometric method using a Faraday balance. Findings. At 20–30% deformation, 110Mn8 formed 2.787 vol.% α′-martensite, 110Mn10 – 0.263 vol.%, 110Mn13 – 0.107 vol.%, and 110Mn18 – 0.006 vol.%. Steels 110Mn8 and 110Mn10 exhibit low austenite stability, while 110Mn13 and 110Mn18 are metastable. A classification of parts by operating conditions was proposed: I – especially critical purpose (110Mn13, 110Mn18), II – critical purpose (110Mn10), III – general purpose (110Mn8). Theoretical Implications. The study enhances understanding of the role of martensitic transformation in the wear resistance of high-manganese steels and clarifies the relationship between chemical composition and austenite stability. Practical Implications. The classification enables optimized steel selection for parts based on operating conditions, reducing material costs and improving equipment reliability. Originality / Value. This is the first study to propose a classification of metallurgical equipment parts by categories, considering austenite stability, facilitating rational material selection. Research Limitations / Future Research. Future research should explore the effects of additional alloying elements and compare them with other deformation types. Article Type. Empirical. PURL: https://purl.org/cims/4.286Мета. 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. PURL: https://purl.org/cims/4.28