Рис. 12.2. Влияние содер-жания углерода в стали на интенсивность ее изнашивания Д#/ф в газоабразивном потоке:

Л 2 — иелегвроваиная сталь при скользящем потоке; 3, 4 — иелегированная сталь при удар* иом потоке; 5 и б — сталь ле* к гироваиная 13 % Сг соответст-» ?. веиио при скользящем и удар-* »!!

иом потоках (--закалка ('

с отпуском при 200 "С,

— — — — закалка с отпуском

при 650 "С;-------закалка

с низким отпуском)

После высокого отпуска закаленных сталей структурное состояние их характеризуется ферритной матрицей с карбидами. Повышение содержания углерода в стали в этом случае является показателем увеличения количества карбидной фазы. Износостойкость ферритной матрицы существенно ниже, чем мартенситной, особенно при ударно-абразивном изнашивании, где большое значение имеет сопротивление материала ударному внедрению в металл абразива (см. рис. 12.1). Увеличение количества карбидов более эффективно влияет на износостойкость при трении по абразиву и менее эффективно при ударно-абразивном изнашивании.

На рис. 12.2 представлена зависимость интенсивности изнашивания (отношение массы потерь металла А# к массе абразива ф, вызвавшего это изнашивание) нелегированных сталей в зависимости от содержания в них углерода при воздействии газоабразивного потока, движущегося со скоростью 120 м/с. При скользящем действии абразивного потока на поверхность металла (малый угол атаки 15°) реализуются условия, аналогичные скольжению по абразиву (абразивное изнашивание). При вертикальном падении потока на поверхность металла (угол атаки 90°) реализуются условия, аналогичные ударно-абразивному изнашиванию. При скользящем потоке (абразивное изнашивание) повышение содержания углерода в нелегированной стали ведет к существенному повышению износостойкости у сталей как в мартен-ситном состоянии, так и в ферритно-карбидном. При ударно-абразивном воздействии при повышении содержания углерода имеет место непрерывное понижение износостойкости (повышение интенсивности изнашивания). Более интенсивно изменяется изно-316

состойкость при газоабразивном изнашивании при малых и больших углах атаки (см. рис. 12.2), менее — при трении по абразиву и ударно-абразивном изнашивании (см. рис. 12.1), что связано, по-видимому, с более активным изнашивающим ударным действием абразивных частиц в газоабразивном потоке.

Влияние содержания углерода в наплавленном металле при абразивном и ударно-абразивном изнашивании связано с характером разрушения изнашиваемой поверхности. При абразивном изнашивании скольжению или трению по абразиву основное значение имеет его сопротивление внедрению и перемещению внедренной абразивной частицы. Этот комплекс характеристик определяется сопротивлением металла упругим и пластическим деформациям (силовой показатель). Показательной характеристикой свойств при этом может быть твердость металла и твердость его отдельных фазовых составляющих. Хотя не всегда твердость может однозначно характеризовать стойкость наплавленного металла против абразивного изнашивания. Например, при одинаковой твердости металла в мартенситной и мартенситно-карбид-ном состояниях износостойкость в последнем состоянии будет выше.

При ударно-абразивном изнашивании важное, а иногда и определяющее значение приобретает энергетический показатель свойств металла, связанный с его сопротивлением динамическому воздействию абразива. В этом случае рост силового показателя свойств металла, например твердости, не свидетельствует о росте износостойкости, если при этом одновременно не будет возрастать энергетический показатель разрушения. В то же время нельзя отрицать и роли твердости или другого силового показателя свойств металла, поскольку даже при ударно-абразивном изнашивании имеет значение сопротивление металла внедрению абразива. Скорее всего показателем стойкости против ударно-абразивного изнашивания может быть сочетание силового и энергетического показателей свойств (прочности и вязкости). Например, при скольжении по абразиву более износостойкими являются стали после закалки и низкого отпуска (более твердые и менее вязкие), а при ударно-абразивном износе — стали после закалки и высокого отпуска (менее твердые и более вязкие).

Кроме мартенсита и феррита, матрицами износостойкого наплавленного металла могут быть аустенит и ледебурит. Аустенитная матрица имеет ряд преимуществ перед ферритной. Прежде всего аустенит характеризуется более высокими вязкостью и прочностью, чем феррит. С одной стороны, это способствует улучшению удержания в ней твердых частиц карбидов и других выделений, а с другой — общему повышению износостойкости, особенно при ударно-абразивном изнашивании. Кроме того, аустенит может быть полностью или частично неустойчивым (нестабильным) и претерпевать превращение в мартенсит при пластической деформации, сопровождающей процесс изнашива-