3. Высокомарганцовистая сталь

Как отмечалось, устойчивость против износа достигается обычно получением высокой поверхностной твердости. Однако существует аустенитная сталь, которая в условиях обычного трения, сопровождаемого большим удельным давлением (и когда отсутствует чисто абразивный износ), при низкой твердости (всего лишь ) обладает высокой износоустойчивостью. Это так называемая сталь Гадфильда содержащая .

Сталь применяют в литом и реже — в горячедеформированном виде.

Термическая обработка литых и кованых деталей (механической обработке сталь подвергается с большим трудом) заключается в закалке в воде с При быстром охлаждении в воде полностью задерживается выделение карбидов и образуется чисто

аустенитная структура (рис. 357) (что обеспечивается при соотношении .

Сталь обладает типичными для аустенитных сталей высокими вязкостью и пластичностью при достаточно хорошей прочности.

Рис. 357. Структура стали Гадфяльда после деформации: а — световая микроскопия, Х400; б — электронная микроскопия,

Примерные механические свойства этой литой и закаленной на аустенит стали следующие: твердость

При низкой твердости сталь Гадфильда обладает необычно высокой износоустойчивостью при трении с давлением и ударами.

Рис. 358. Влияиие наклепа на твердость углеродистой стали 40 и стали

Рис. 359. Ударная вязкость и доля вязкой составляющей в изломе стали с различным содержанием фосфора

Это объясняется повышенной способностью к наклепу (рис. 358) значительно большей, чем у обычных сталей с такой же твердостью.

Чисто марганцевая аустенитная сталь в литом, а также кованом состояниях, имеет явно выраженный порог хладноломкости (рис. 359), который повышается с увеличением содержания фосфора.

Раньше считалось, что сплавы с г. ц. к. решеткой не имеют порога хладноломкости и в стали допускалось высокое содержание фосфора — (до Новейшие данные (см. рис. 359) показывают, что стали с г. ц. к. так же как с решеткой о. . склонны к хладноломкости. Поэтому и в стали используемой для ответственных отливок, следует жестко регламентировать содержание фосфора (не более 0,02 %).

Полагали, что такое высокое упрочнение при пластической деформации связано с образованием мартенсита деформации. Однако тщательные измерения показали, что при самых больших деформациях, в том числе при низких температурах, не образуется больше чем мартенсита, а такое его количество не может существенно повысить твердость стали.

Высокая упрочняемость стали Гадфильда при пластической деформации обусловлена тем, что деформация осуществляется преимущественно путем механического двойникования аустенита (см. рис. 358). С одной стороны, двойники являются эффективными барьерами для движения дислокаций и поэтому упрочняют сталь. С другой стороны, двойники приводят к релаксации внутренних напряжений, предотвращая локализацию пластической деформации и образование трещин.

Высокая вязкость аустенита наряду с достаточной прочностью и износоустойчивостью делает сталь Гадфильда незаменимым материалом для деталей, работающих на износ и удар одновременно.

Из стали изготавливают черпаки экскаваторов, траки гусениц тракторов, трамвайные крестовины, детали камнедробилок и другие детали. В этих деталях трение сопровождается ударами и большими давлениями; при абразивном износе, когда давление и, следовательно, наклеп отсутствуют, сталь Гадфильда не имеет существенных преимуществ в отношении износоустойчивости перед другими сталями такой же твердости.

Имеются также стали с высокой кавитационной стойкостью.

Обычно это стали с структурно неустойчивым аустенитом. Образование мартенсита при ударе водных струй, как показали опыты И. Богачева, весьма положительно влияет на кавитационную стойкость. Примером кавитационно стойкой стали может служить сталь марки