Исследование влияния комплексного легирования высокомарганцевой стали, азотированной Ti-Ca лигаторуй, на показатели абразивной износостойкости

УДК 621.74

Вдовин К.Н., Феоктистов Н.А., Горленко Д.А., Хренов И.Б., Дерябин Д.А.

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОМПЛЕКСНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ ВЫСОКОМАРГАНЦЕВОЙ СТАЛИ, АЗОТИРОВАННОЙ Ti-Ca ЛИГАТОРУЙ, НА ПОКАЗАТЕЛИ АБРАЗИВНОЙ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ*

Аннотация. В настоящей статье представлены результаты изучения показателей абразивной износостойкости литой высокомарганцевой стали в зависимости от количества введённой азотированной Ti-Ca лигатуры, а также от скорости охлаждения стали в литейной форме. В первой части статьи рассмотрены результаты отечественных исследователей, которые занимались вопросом повышения свойств высокомарганцевой стали путём легирования и модифицирования различными химическими элементами, среди которых были Ti, Ca. Во второй части статьи рассмотрена методика проведения исследований. В основной части работы приведены экспериментальные данные о влиянии микролегирования комплексной азотированной Ti-Ca лигатурой на величину коэффициента износостойкости. Приведены данные о влияние скорости охлаждения сплава в литейной форме на коэффициент абразивной износостойкости. Кроме того, рассмотрено влияние на эти показатели стандартного режима термической обработки для высокомарганцевой стали, применяющегося в условиях литейных цехов. В заключительной части статьи сформулированы выводы, а также даны рекомендации для применения этой лигатуры в условиях производства с целью повышения показателей эксплуатационной стойкости.

Ключевые слова: высокомарганцевая сталь, комплексная лигатура титан-кальций-азот, закалка, скорость охлаждения, кристаллизация.

Введение

Высокомарганцевая сталь применяется для изготовления деталей, работающих в условиях абразивного и ударно-абразивного изнашивания. Из числа наиболее представительных деталей, изготавливающихся из этой стали, можно выделить следующие отливки: «Зуб ковша экскаватора», «Бронь» и «Съёмочный желоб» для дробильно-размольного оборудования, «Конус засыпных устройств» доменных печей и многие другие. Следует отметить, что условия эксплуатации этих деталей существенно отличаются. Часть из них работает под действием ударных нагрузок («Бронь»), другая часть в условиях сугубо абразивного изнашивания («Зуб ковша экскаватора», «Съёмочный желоб») и т.д.

Показатели эксплуатационной стойкости отливок из высокомарганцевой стали, которые количественно можно оценить через значения коэффициента абразивной износостойкости, зависят от химического состава сплава, скорости охлаждения отливок в литейной форме, а также от ряда других факторов, в том числе от режима термической обработки. В представленной статье рассмотрено влияние комплексного микролегирования высокомарганцевой стали, азотированной ТьСа лигатурой, на коэффициент абразивной износостойкости, в зависимости от условий охлаждения в литейной форме и проведения термической обработки.

Вопросом повышения эксплуатационных свойств высокомарганцевой стали, в частности стали марки 110Г13Л, занимались различные группы иссле-

* Исследование выполнено за счёт гранта Российского научного фонда

© Вдовин К.Н., Феоктистов Н.А., Горленко Д.А., Хренов И.Б., Дерябин Д.А., 2016

дователей. Некоторые работы [30-57] посвящены именно легированию и модифицированию стали Гадфильда по отдельности или в комплексе с другими элементами - титаном и кальцием.

Работа [30] посвящена исследованию влияния комплекса титан-бор-кальций на сталь марки 110Г13Л. Авторы этой работы отмечают, что после обработки стали указанным комплексом наблюдается увеличение коэффициента износостойкости на 20 % по сравнению с необработанной сталью. По мнению авторов, это обусловлено измельчением зерна аусте-нита, твёрдорастворным и зернограничным упрочнением. Повышение содержания титана в стали от 0,06 до 0,11 % приводит к увеличению объёмной доли карбидов с 0,67 до 0,93 %, при этом наблюдается снижение количества карбидов марганца.

Работа [56] посвящена модифицированию стали дисперсными модификаторами «МС», в том числе на основе титана. Исследования показали, что в образцах без модификатора размеры неметаллических включений находятся в диапазоне от 18 до 145 мкм, а после модифицирования - в диапазоне от 5 до 15 мкм. При этом наблюдается улучшение однородности структуры, повышается изотропность и плотность образцов.

Автор работы [57] обобщает положительный опыт отечественных и зарубежных исследователей по обработке высокомарганцевой стали такими элементами, как титан, кальций, РЗМ. При этом пишет, что величина концентраций этих элементов зависит от многих факторов: степени раскисленности стали, места (печь, ковш) и способа присадки этих элементов, наличия и состава шлака в ковше. Особое внимание автор заостряет на том, что на эффект от ввода упомянутых элементов также будет оказывать огромное влияние скорость охлаждения отливки в форме и последующая термическая обработка.

При этом следует отметить, что в статьях [56, 57] нет данных о величине коэффициента износостойкости (Ки).

Авторы работы [4] исследовали влияние азотированного феррохрома на износостойкость и микроструктуру литой высокомарганцевой стали марки 110Г13Л, а также скорости охлаждения и термической обработки на эти показатели. Установлено, что максимальное значение коэффициента износостойкости высокомарганцевой стали наблюдается при содержании хрома порядка 2,0 %. Кроме того, в работе говорится, что по мере увеличения количества хрома в химическом составе стали происходит увеличение общего количества карбидов в структуре сплава в литом состоянии при одновременном уменьшении доли карбидов марганца и увеличении карбидов хрома. Кроме того, полученные результаты свидетельствуют о том, что при содержании хрома свыше 2,0 % в химическом составе стали аустенит имеет максимальную микротвёрдость от 2300 до 2900 МПа в зависимости от скорости охлаждения сплава в литейной форме.

Кроме того, представлены данные влияния скорости охлаждения расплава в литейной форме и содержания в нём хрома на коэффициент анизотропии зерна аустенита, характеризующий отношение его длины к ширине. По мере увеличения содержания хрома в химическом составе стали Гадфильда происходит увеличение коэффициента анизотропии зерна аустенита. Это говорит об увеличении длины зерна аустенита при одновременном уменьшении ширины [4].

Материалы и методы исследования

Экспериментальные сплавы для изучения структуры и свойств выплавляли в индукционной печи ИСТ-006 с основной футеровкой.

Термическую обработку (ТО) образцов проводили в окислительной среде. В качестве режима осуществляли закалку в воде от температуры 1100 °С.

Микролегирование стали Гадфильда осуществляли комплексом ТьСа-Ы, химический состав которого представлен в табл. 1.

Таблица 1

Химический состав комплекса ^^^

Элемент Сa Ti C Si P S Al N

Массовая доля, % 10,0 32,5 0,34 18,7 0,02 0,02 1,9 9,6

Исследования проводили на стандартных образцах с размерами 35*35*10 мм. Для реализации различных скоростей охлаждения сплав заливали в разные типы форм: сухую и сырую песчано-глинистую, кокиль. В каждой форме получали по четыре экспериментальных образца. Регистрацию изменения температуры металла проводили с помощью заформо-ванной вольфрам-рениевой термопары, запись результатов осуществляли на приборе LA-50USB с частотой 50 Гц на каждый канал.

Химический состав образцов определяли на спектрометре SPECTRMAXx.

Определение размера зерен и количественный

анализ проводили на оптическом микроскопе Meiji с помощью программы Ticsomet Standart Pro по ГОСТ 5639-82. Для микроанализа из образца по стандартной методике были приготовлены микрошлифы путём запрессовки образцов в смолу «Transoptic» на автоматическом прессе Simplimet 1000 линии пробоподго-товки фирмы ВиесЫег. Исследования выполнены в ЦКП НИИ Наносталей ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова».

Износостойкость сплавов изучали в соответствии с ГОСТ 23.208-79. Коэффициент износостойкости рассчитывали как среднее значение коэффициентов, полученных после испытания минимум трёх экспериментальных образцов, залитых в форме с одной плавки.

Результаты исследований и их обсуждение

Азотированная титан-кальциевая лигатура относится к высокоактивным материалам благодаря содержанию в своём составе таких активных элементов, как титан, кальций, азот, алюминий. Все перечисленные элементы имеют высокое сродство к кислороду, что приводит к определённым трудностям при получении заданного содержания в металле.

Введение лигатуры в сплав осуществлялось тремя способами:

1) при помощи погружного колокольчика в тигель печи;

2) под струю при выпуске металла из печи в ковш;

3) в ковш при помощи колокольчика перед заливкой металла в форму.

Температура выпуска металла из печи колебалась в пределах от 1510 до 1520 °С. Температура металла перед заливкой в форму находилась в пределах от 1470 до 1490 °C. Следует отметить, что температуры выпуска и заливки высокомарганцевой стали в форму находились в пределах, рекомендуемых технологическими инструкция литейных цехов по производству отливок из высокомарганцевой стали [7, 10].

Контроль усвоения лигатуры осуществляли по одному из самых активных элементов, входящих в её состав - титану.

Усвоение титана в зависимости от способа ввода лигатуры можно оценить по данным табл. 2.

Таблица 2

Усвоение титана из комплексной лигатуры Ti-Ca-N

Способ ввода Масса лигатуры в зависимости от массы обрабатываемого металла, % Усвоение Ti, %

В печь при помощи колокольчика 2,5 9,28

Под струю металла 8,62

В ковш при помощи колокольчика 15,7

Обзор научной литературы показал, что для увеличения свойств рекомендуется вводить в состав вы-

сокомарганцевой стали не более 0,15 % титана. При этом следует учесть, что во всех литературно-патентных источниках, где рассматривается вопрос повышения свойств стали Гадфильда при помощи микролегирования или модифицирования титаном, в качестве лигатуры использовали обычный ферроти-тан. В нашем случае кроме титана в лигатуре присутствует кальций, алюминий, азот.

Для определения рационального количества лигатуры ТьСа-Ы, вводимой в расплав высокомарганцевой стали в качестве микролегирующей добавки с целью увеличения износостойкости, была проведена серия экспериментов. В результате обработки полученных экспериментальных данных установили интервал содержания титана от 0,05 до 0,08 %, при котором наблюдается повышение износостойкости высокомарганцевой стали, численно выраженное через коэффициент износостойкости.

Для проверки корректности полученных резуль-

Химический состава экспериментальных образцов

татов провели контрольную серию экспериментов по легированию высокомарганцевой стали с получением титана в заданных пределах.

Химический состав полученных образцов представлен в табл. 3.

В результате использования литейных форм с различной теплоаккумулирующей способностью, в которых были изготовлены экспериментальные образцы, скорость охлаждения сплава в них существенно отличалась как в температурном интервале кристаллизации, так и интервале выделения вторичных фаз [61-68].

Соотношения типа литейной формы со скоростями охлаждения экспериментальных образцов в различных температурных интервалах охлаждения, представлено в табл. 4.

Полученные образцы были испытаны на износостойкость до и после проведения термической обработки. Результаты представлены графически на рис. 1.

Таблица 3

после обработки расплава комплексной лигатурой

№ п/п Содержание химических элементов, %

С Si Мп S Р А1

* ** * ** * ** * ** * ** * ** *

1 *** 1,15 0,60 1,05 0,65 11,6 11,3 0,03 0,03 0,04 0,04 0,0 0,0 0,08

2 0,91 0,4 1,00 1,05 11,5 10,8 0,017 0,017 0,057 0,040 0,048 0,048 0,07

3 0,98 0,36 0,95 0,92 11,8 11,1 0,03 0,03 0,05 0,039 0,081 0,081 0,06

4 0,97 0,49 1,01 1,00 11,9 11,1 0,017 0,17 0,05 0,035 0,085 0,085 0,06

5 1,03 0,83 0,99 1,14 11,8 11,0 0,017 0,19 0,055 0,040 0,105 0,105 0,06

* В литом состоянии.

** После термической обработки (алюминий после ТО не определяли). *** Без модифицирования.

Таблица 4

Соотношение типа литейной формы и скоростей охлаждения высокомарганцевой стали в различных температурных интервалах охлаждения

Тип формы Скорость охлаждения сплава

Температурный интервал кристаллизации, °С/с Температурный интервал выделения вторичных фаз, °С/мин

Песчано-глинистая (сухая) 4,5 60,0

Песчано-глинистая (сырая) 8.9 108

Металлическая (чугун) 25,0 327,6

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 о 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12

Содержание титана, % Содержание титана, %

а б

Рис. 1. Зависимость коэффициента износостойкости высокомарганцевой стали от содержания титана в стали

в литом (а) и термообработанном состояниях (б): _ . . _- сухая ПГФ;____- сырая ПГФ; _- кокиль

Согласно представленным данным на рис. 1 наиболее рациональное содержание титана в химическом составе стали Гадфильда находится в пределах от 0,05 до 0,08 %. Это соответствует добавке азотиро-ваной ТьСа лигатуры в пределах 1,5 % от массы обрабатываемого металла.

При указанном содержании титана в высокомарганцевой стали происходит увеличение значения коэффициента износостойкости в литом состоянии на 15 - 45 % по сравнению с не обработанной сталью.

В термообработанном состоянии увеличение Ки наблюдается в пределах от 13 до 25 % в зависимости от содержания титана в составе сплава и скорости охлаждения отливки в литейной форме.

При этом следует отметить, что Ки после термической обработки стали увеличивается на 11-17 %.

Такие закономерности влияния химического состава обусловлены образованием карбидов, нитридов и комплексных карбонитридов титана в структуре сплава, а также изменением формы и размеров зерен аустенита.

Титан является сильным карбидообразующим элементом, что видно по ряду сродства к углероду: Fе-Мn-Сг-Мо-W-Nb-V-Zr-Ti (в порядке возрастания). Прежде всего микролегирование титаном отражается

на зерне аустенита. Микроструктура образцов, полученных в формах одного типа (сырая, сухая ПГФ, кокиль), представлена зёрнами аустенита практически одного размера (номера), который не меняется в зависимости от количества вводимой лигатуры. Существенно номер зерна аустенита отличается в образцах, полученных в разных типах форм. При повышении скорости охлаждения, обусловленном увеличивающейся теплоаккумулирующей способностью форм (сухая ПГФ - сырая ПГФ - кокиль), номер зерна аустенита существенно изменяется от - 2 до 1. Термическая обработка в основном способствует росту зерна аустенита.

Кроме того, микролегирование титаном влияет на коэффициент анизотропии зерна аустенита, характеризующий отношений длины к его ширине. В зависимости от скорости охлаждения происходит либо увеличение значения этого коэффициента более чем в 2 раза, либо уменьшение в 1,5 раза. Увеличение коэффициента анизотропии характерно для образцов, полученных в сухой ПГФ. Для образцов, залитых в сырую ПГФ и кокиль, характерно уменьшение величины коэффициента анизотропии. Это отчётливо видно из рис. 2.

Рис. 2. Микроструктура высокомарганцевой стали в литом (а, в) и термообработанном состояниях (б, г), залитой в сухую ПГФ, с содержании титана в ней: а, б - 0,048 %; в, г - 0,105 %

в

г

При содержании титана в сплаве 0,048 % коэффициент анизотропии зерна аустенита имеет значения 0,94. Зерна имеют практически одинаковую длину и ширину. После термической обработки значения этого коэффициента увеличивается до 1,55, следовательно, увеличивается вытянутость зёрен, что отчётливо видно из рис. 2, б.

При увеличении концентрации титана в составе сплава до 0,105 % коэффициент анизотропии зерна аустенита увеличивается до 2,53 ед., после термической обработки незначительно снижается до 1,99.

При содержании титана в сплаве порядка 0,085 % наблюдается одна отличительная особенность. Коэффициент анизотропии зерна аустенита, независимо от типа формы, в которой были получены образцы для исследований, имеет значение, близкое к единице (рис. 3).

В первом случае коэффициент анизотропии равен 0,95, во втором - 0,94 единицы.

Микролегирование стали Гадфильда азотированной титан-кальциевой лигатурой влияет также на микротвёрдость аустенита. Зависимость микротвёрдости аустенита от содержания титана в химическом составе стали, а также от скорости расплава в литейной форме представлена графически на рис. 4.

Из представленных на рис. 4 гистограмм видно, что введение микролегирующей добавки приводит к увеличению микротвёрдости аустенита до значения свыше 3500 МПа до проведения термической обработки и более 3000 МПа - после закалки. При этом максимальное значение микротвёрдости наблюдается при содержании титана в составе сплава от 0,08 до 0,09 %.

а б

Рис. 3. Микроструктура образцов высокомарганцевой стали, полученных в сухой ПГФ, с содержанием титана в составе 0,085 %: а - до термической обработки; б - после термической обработки

I Г1 I I

Содержание И в сплаве, %

а б

Рис. 4. Влияние микролегирования азотированной титан-кальциевой лигатурой и типов литейных форм, в которые заливались сплавы, на микротвёрдость аустенита: а - до термический обработки; б - после термической обработки

Влияние теплоаккумулирующей способности формы проявляется в следующем. В экспериментальных образцах, без добавок, микротвёрдость аустенита повышается с увеличением скорости охлаждения сплава в литейной форме: сухая ПГФ - сырая ПГФ -кокиль. Это в основном связано с увеличением степени легированности аустенита марганцем. При микролегировании азотированной титан-кальциевой лигатурой наблюдается обратная зависимость - с увеличением скорости охлаждения сплава наблюдается снижение микротвёрдости аустенита. Это, возможно, обусловлено с частичным связыванием углерода в карбиды титана. Для установления точной причины в настоящее время проводятся дополнительные металлографические исследования.

Также следует отметить, что увеличение количества присадки (ТьСа-Ы) для микролегирования высокомарганцевой стали способствует снижению количества выгораемого углерода при термической обработки, что видно из табл. 3. Вероятно, это обусловлено тем, что часть углерода связана в карбиды титаны.

Выводы:

1. Для максимального усвоения титана в сплаве (более 15 %) необходимо азотированную титан-кальциевую лигатуру вводить в расплав, находящийся в ковше, при помощи колокольчика. В условиях литейных цехов следует закладывать лигатуру на дно ковша, присыпая металлической стружкой, либо осуществлять ввод при помощи трайб-аппратара.

2. Установлено, что для повышения коэффициента износостойкости высокомарганцевой стали на 13-25 % по сравнению с нелегированной необходимо иметь в расплаве остаточную концентрацию титана от 0,05 до 0,08 %.

3. Термическая обработка изделий из высокомарганцевой стали увеличивает коэффициент износостойкости на 11-17 %.

4. Коэффициент анизотропии зерна аустенита имеет значение близкое к единице независимо от скорости охлаждения расплава в литейной форме при остаточном содержании титана в сплаве порядка 0,085 %.

5. При увеличении концентрации остаточного содержания титана в высокомарганцевой стали наблюдается снижение количества углерода, выгоревшего в процессе термической обработки.

Список литературы

1. Сысоев А.М., Бахметьев В.В., Колокольцев В.М. Рафинирование и модифицирование стали 110Г13Л комплексом титан-бор-кальций // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2008. № 1. С. 43-45.

2. Зыкова А.П., Федосеев С.Н., Лычагин Д.В. Модифицирование стали 110Г13Л // Труды VII Международной научно-технической конференции «Современные проблемы машиностроения». Томск, 2013. С. 86 - 90.

3. Федосеев С.Н. Опыт модифицирования стали Гадфильда // Сборник трудов XX Международной научно-практической конференции «Современные техника и технологии. Секция 6. Материаловедение». Томск, 2014. Т. 2. С. 115-116.

4. Исследование механических и эксплуатационных свойств высокомарганцевой стали, легированной азотированным феррохромом / Колокольцев В.М., Вдовин К.Н., Чернов В.П., Феоктистов Н.А., Горленко Д.А. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2016. № 3. С. 46-54.

5. Вдовин К.Н., Феоктистов Н.А., Горленко Д.А. Выплавка высокомарганцовистой стали в дуговой сталеплавильной печи. Технология. Сообщение 1 // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия, 2015. № 10. с. 735 - 739.

6. Вдовин К.Н., Феоктистов Н.А., Горленко Д.А. Выплавка высокомарганцовистой стали в дуговой сталеплавильной печи. Внепечная обработка. Сообщение 2 // Изв. вузов. Черная металлургия. 2016. № 1. С. 23-28.

7. Вдовин К.Н., Горленко Д.А., Феоктистов Н.А. Исследование влияния скорости охлаждения в интервале выделения избыточных фаз на литую микроструктуру стали Гадфильда // Сборник трудов XIX международной научно-практической конференции «Металлургия: технология, инновация, качество» / под общ. ред. Е.В. Протопопова. Новокузнецк, 2015. С. 125-129.

8. Вдовин К.Н., Горленко Д.А., Феоктистов Н.А. Исследование закономерностей формирования морфологии и химического состава избыточной фазы в литой высокомарганцевой стали // Изв. вузов. Черная металлургия. 2016. № 7. Т. 59. С. 491-497.

9. Исследование влияния процесса кристаллизации стали марки 110Г13Л на её свойства / Вдовин К.Н., Феоктистов Н.А., Горленко Д.А., Дерябин Д.А., Хренов И.Б., Кондратьев И.С. // Литейные процессы. 2016. №14. С. 29-36.

10. Вдовин К.Н., Горленко Д.А., Феоктистов Н.А. Влияние энергии дефекта упаковки на абразивную износостойкость отливок из стали Fe-12Mn-1,2C, охлаждённых с различными скоростями // Изв. вузов. Черная металлургия. 2016. № 9. Т. 59. С. 603-609.

Сведения об авторах

Вдовин Константин Николаевич - д-р тех. наук, проф., зав. кафедрой технологий металлургии и литейных процессов, ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», Магнитогорск, Россия. Тел.: 8(3519)29-84-30. E-mail: kn.vdovin@gmail.com.

Феоктистов Николай Александрович - канд. техн. наук, ст. преп. кафедры технологий металлургии и литейных процессов, ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», Магнитогорск, Россия. Тел.: 8(3519)29-84-30. E-mail: fna87@mail.ru.

Горленко Дмитрий Александрович - канд. техн. наук, ассистент кафедры технологий металлургии и литейных процессов, ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», Магнитогорск, Россия. Тел.: 8(3519)29-84-30. E-mail: gorldima@yandex.ru.

Хренов Иван Борисович - магистрант кафедры МТ и ЛП, ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», Магнитогорск, Россия. Тел.: 8(3519)29-84-30. E-mail: van4ey@mail.ru.

Дерябин Данил Андреевич - магистрант кафедры МТ и ЛП, ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», Магнитогорск, Россия. Тел.: 8(3519)29-84-30. E-mail: dedan_62@mail.ru.

INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH

INFLUENCE OF COMPLEX ALLOYING OF HIGH-MANGANESE STEEL NITRIDED WITH TI-CA ADDITION ALLOY ON ITS ABRASIVE WEAR RESISTANCE CHARACTERISTICS

Vdovin Konstantin Nikolaevich - D. Sc. (Eng.), Professor, Nosov Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk, Russia. Phone: +7 (3519) 29-85-30. E-mail: Vdovin@magtu.ru.

Feoktistov Nikolai Aleksandrovich - Ph.D. (Eng.), Assistant Professor, Nosov Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk, Russia. Phone: 8(3519)29-84-30. E-mail: fna87@mail.ru.

Gorlenko Dmitrii Aleksandrovich - Ph.D. (Eng.), Assistant Professor, Nosov Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk, Russia. Phone: 8(3519)29-84-30. E-mail: gorldima@yandex.ru.

Hrenov Ivan Borisovich - magistracy student, Nosov Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk, Russia. Phone: +7 (3519) 29-85-30. E-mail: van4ey@mail.ru.

Deryabin Danil Andreevich - magistracy student, Nosov Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk, Russia. Phone: +7 (3519) 29-85-30. E-mail: dedan_62@mail.ru.

Abstract. The present paper describes the investigation results of abrasive wear resistance characteristics of a cast high-manganese steel as a function of the amount of introduced nitrided Ti-Ca-alloy and as a function of the solidification rate of steel in the casting mould. The first part of the paper reviews the results of domestic scientists investigating the issue of improving the properties of high-manganese steel by means of alloying and modifying it with different chemical elements, such as Ti and Ca. The second part of the paper considers the methods of the investigation. After that, the authors describe the influence of microalloying with complex nitrided Ti-Ca-alloy on the value of the wear resistance. The data are given about the influence of the cooling rate of the alloy in the casting mould on the wear resistance characteristic. The research group also considered the influence of the standard heat treatment mode applied at foundry shops on these characteristics. The final part of the paper offers the conclusions and practical recommendations for application of this alloy in the production process to improve the service durability characteristics.

Keywords: high-manganese steel, complex titanium-calcium-nitrogen addition alloy, hardening, cooling rate, crystallization.

♦ ♦ ♦