Инновационный центр современных текстильных технологий (Лаборатория Цзяньху), (Шаосин, Китай)¹ ; Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова (Барнаул, Россия)² ; Уханьский текстильный университет (Ухань, Китай)³

С. Г. Иванов, ведущий научный сотрудник^1,2, ведущий научный сотрудник Ключевой государственной лаборатории цифрового текстильного оборудования провинции Хубэй³, докт. техн. наук, serg225582@yandex.ru

Алтайский государственный университет (Барнаул, Россия)
Н. И. Мозговой, доцент кафедры техносферной безопасности и аналитической химии, канд. техн. наук, nick_3@bk.ru

Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова (Барнаул, Россия)¹ ; Zhejiang Brilliant Refrigeration Equipment Co. Ltd (Синчан, Китай)²
М. А. Гурьев, доцент кафедры технологии машиностроения¹, технический директор², канд. техн. наук, gurievma@mail.ru

Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова (Барнаул, Россия)¹ ; Уханьский текстильный университет (Ухань, Китай)² ; Zhejiang Pinuo Machinery Co., Ltd. (Шаосин, Китай)³
А. М. Гурьев, зав. кафедрой начертательной геометрии и графики¹, профессор факультета машиностроения и автоматизации², главный научный сотрудник³, докт. техн. наук, профессор, gurievam@mail.ru

Московский Политехнический университет (Москва, Россия)¹ ; Уханьский текстильный университет (Ухань, Китай)² ; Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых
(Владимир, Россия)³
В. Б. Деев, зав. кафедрой «Оборудование и технологии сварочного производства»¹, профессор Ключевой государственной лаборатории цифрового текстильного оборудования провинции Хубэй², главный научный сотрудник³, докт. техн. наук, профессор, deev.vb@mail.ru

Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова (Барнаул, Россия)
Е. Б. Бондарь, доцент кафедры теоретической и прикладной механики, канд. техн. наук, dgek_bond@mail.ru

Рассматриваются причины разрушения футеровочной пластины дробилки модели GF2PGC300, изготовленной из стали Mn18Cr6 по технологии литья по газифицируемым моделям (ЛГМ). Исследования включают визуальный и фрактографический анализ излома, определение химического состава, микроструктурные исследования и измерение твердости. Установлено, что основными причинами разрушения стали являются производственные дефекты: наличие щелей в местах сопряжения шипов с плитой и усадочная пористость в сердцевине детали, возникшие вследствие особенностей технологии изготовления моделей и недостаточного питания отливки при кристаллизации. С учетом высокой вязкости стали Гадфильда на стадии заливки при ЛГМ возможно значительное растворение газов от деструкции пенополистирольной модели с последующим образованием пор при выделении растворенных газов в условиях кристаллизации отливки. Эти дефекты способствовали концентрации напряжений и развитию трещин, что привело к преждевременному выходу пластины из строя. На основании анализа полученных данных сформулированы рекомендации по совершенствованию технологии литья и контролю качества для предотвращения подобных отказов в будущем. С учетом того, что дробилки работают, как правило, в условиях труднодоступных районов и в условиях Крайнего Севера, где внеплановый выход их из строя сопряжен с длительными сроками ожидания и значительными финансовыми затратами на транспортировку ремонтных бригад и запасных частей, а также с финансовыми потерями эксплуатирующих предприятий по причине простоя дробящего и добывающего оборудования, предотвращение причин выхода деталей дробящего оборудования из строя и повышение надежности его работы имеют высокую актуальность. Работа носит прикладной характер и направлена на повышение надежности эксплуатации износостойких деталей дробящего оборудования из стали Гадфильда и ее аналогов.

Работа выполнена в рамках государственного задания в сфере научной деятельности Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (тема FZUN-2024-0004, госзадание ВлГУ).

1. Deev V. B., Prusov E. S., Vdovin K. N., Bazlova T. A., Temlyantsev M. V. Influence of Melting Unit Type on the Properties of Middle-Carbon Cast Steel // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2018. Vol. 13. № 3. P. 998–1001.
2. Гуськов А. В., Милевский К. Е., Яковлев А. Г. Сравнительный анализ упрочнения стали Гадфильда статической и высокоскоростной нагрузкой // Наука. Промышленность. Оборона. XV Всероссийская научно-технической конференция. – Новосибирск : НГТУ, 2014. С. 207–210.
3. Гуськов А. В., Милевский К. Е., Чайка Н. Ф., Ломан В. А. Исследование физико-механических свойств стали Гадфильда при ударно-волновом нагружении // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2015. №3. С. 232–236.
4. Вдовин К. Н., Феоктистов Н. А., Горленко Д. А., Копцева Н. В. Износ отливок из высокомарганцевой стали // Черные металлы. 2018. № 9. С. 48–53.
5. Kolokoltsev V. M., Vdovin K. N., Gorlenko D. A., Gulin A. E. Calculation of stacking fault energy and its influence on abrasive wear resistance of Hadfield cast steel cooled at different rates // CIS Iron and Steel Review. 2016. Vol. 11. P. 35–40.
6. ГОСТ 977–88. Отливки стальные. Общие технические условия. – Введ. 01.01.1990.
7. Vdovin K. N., Gorlenko D. A., Feoktistov N. A., Dubrovin V. K. Study of the effect of complex alloying of high-manganese steel by Ti–Ca–N alloying composition on its microstructure, mechanical and operating properties // CIS Iron and Steel Review. 2017. Vol. 13. P. 17–23.
8. Vdovin K. N., Feoktistov N. A., Gorlenko D. A., Nikitenko O. A. Investigation of microstructure of high-manganese steel, modified by ultradispersed powders, on the base of compounds of refractory metals // CIS Iron and Steel Review. 2017. Vol. 14. P. 34–40.
9. Житнов С. В., Давыдов Н. Г., Братчиков С. Г. Высокомарганцевые стали. – М. : Металлургия, 1995. – 302с.

10. Волынова Т. Ф. Высокомарганцевые сплавы и стали. – М. : Металлургия, 1988. – 340 с.
11. Нгуен Ш. Х. Основные факторы, влияющие на срок службы деталей из высокомарганцовистых аустенитных сталей // Наука и молодежь. Материалы XXI Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. – Барнаул : АлтГТУ, 2024. С. 214–217.
12. Ткачев В. М. О критерии оценки дефектности отливок // Сборник материалов 12-й Междунар. науч. техн. конф. 22–25 сентября 2009. – Запорожье : ЗНТУ, 2009.
13. Kveglis L. I., Noskov F. M., Kazantseva V. V. et al. Fe–Mn–C alloys with anomalous volume of crystal lattice // Bulletin of the Russian Academy of Sciences. Physical series. 2008. Vol. 72. № 8. P. 1169–1171.
14. Синицкий Е. В., Нефедьев А. А., Ахметова А. А. и др. Обзор результатов исследований, направленных на улучшение свойств отливок из высокомарганцевой стали // Теория и технология металлургического производства. 2016. № 2. С. 45–57.
15. Вдовин К. Н., Феоктистов Н. А., Горленко Д. А. и др. Исследование влияния процесса кристаллизации стали марки 110Г13Л на ее свойства // Литейные процессы. 2015. № 14. C. 29–36.
16. Chikova O. A., Sinitsin N. I., V’yukhin V. V. Parameters of the Microheterogeneous Structure of 110G13L Liquid Steel // Russian Journal of Physical Chemistry A. 2019. Vol. 93. Iss. 8. P. 1435–1442.
17. Sabzi M., Far S. M., Dezfuli S. M. Effect of melting temperature on microstructural evolutions, behavior and corrosion morphology of Hadfield austenitic manganese steel in the casting process // International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials. 2018. Vol. 25. Iss. 12. P. 1431–1438.
18. Ласков Н. А., Ткачев В. М., Карпинский А. В. Влияние конструкции и положения горизонтальных литниковых систем на дефектность литых плит // Литейщик России. 2009 № 6. С. 36–40.
19. Ткачев В. М., Ласьков Н. А., Ердаков И. Н. Влияние положения стояка на коробление и дефектность отливок плит // Заготовительные производства в машиностроении. 2010 № 6. С. 9–11.
20. Ердаков И. Н., Ткачев В. М. Влияние местоположения прибыли на качество изготовления крупногабаритных дробящих плит // Краткие сообщения XXX Российской школы, посвященной 65–летию Великой Победы. – Екатеринбург : УрО РАН, 2010. Т 1. C. 54–56.
21. Lin P., Palumbo G., Erb U., Aust K. T. Influence of grain-boundary-characterdistribution on sensitization and intergranular corrosion of alloy-600 // Scripta metallurgica materialia. 1995. Vol. 33. P. 1387–1392.
22. Palumbo J., King P. J., Aust K. T. et al. Grain-boundary design and control for inergranular stress-corrosion resistance // Scripta metallurgica materialia. 1991. Vol. 25. Iss. 8. P. 1775–1780.
23. Harzallah R., Mouftiez A., Felder E., Hariri S., Maujean J.-P. Rolling contact fatigue of Hadfield steel X120Mn12 // Wear. 2010. Vol. 269. № 9–10. P. 647–654.
24. Feng X., Zhang F., Zheng C., Lü B. Micromechanics behavior of fatigue cracks in Hadfield steel railway crossing // Science China Technological Sciences. 2013. Vol. 56. Iss. 5. P. 1151–1154.
25. Wang X.-J., Sun X.-J., Song C. et al. Grain Size-Dependent Mechanical Properties of a High-Manganese Austenitic Steel // Acta Metallurgica Sinica (English Letters). 2019. Vol. 32. № 6. P. 746–754.
26. Machado P. C., Pereira J. I., Penagos J. J. et al. The effect of in-service work hardening and crystallographic orientation on the micro-scratch wear of Hadfield steel // Wear. 2017. Vol. 376–377. Part B. P. 1064–1073.
27. Li Y., Gu D. Parametric analysis of thermal behavior during selective laser melting additive manufacturing of aluminum alloy powder // Materials and Design. 2014. Vol. 63. P. 856–867.
28. Mouralova K., Benes L., Bednar J. et al. Using a DoE for a comprehensive analysis of the surface quality and cutting speed in WED-machined hadfield steel // Journal of Mechanical Science and Technology. 2019. Vol. 33. Iss. 5. P. 2371–2386.
29. Gorlenko D., Vdovin K., Feoktistov N. Mechanisms of cast structure and stressed state formation in Hadfield steel // China Foundry. 2016. Vol. 13. № 6. P. 433–442.
30. Гнюсов С. Ф., Ротштейн В. П., Полевин С. Д., Кицанов С. А. Деформационное поведение и откольное разрушенииe стaли Гадфильда при ударно-волновом нагружении. // Известия высших учебных заведений. Физика. 2010. №10. С. 56–62.
31. Chezganov D. S., Chikova O. A., Borovykh M. A. Effect of heat treatment on the crystal structure of deformed samples of chromium–manganese steel // Physics of Metals and Metallography. 2017. Vol. 118. № 9. P. 857–863.
32. Bal B., Gumus B., Gerstein G., Canadinc D., Maier H. J. On the micro-deformation mechanisms active in high-manganese austenitic steels under impact loading // Materials Science & Engineering A. 2015. № 632. P. 29–34.
33. Нгуен Ши. Х., Гурьев М. А., Иванов С. Г., Гурьев А. М. Установление причин преждевременного выхода из строя накладки грейдерного ножа из стали 110Г13Х2БРЛ // Ползуновский вестник. 2024. № 3. С. 147–152.
34. Нгуен Ши. Х., Иванов С. Г., Гурьев М. А., Зенин М. Н., Чжан Си. Влияние параметров термической обработки на структуру и свойства высокоуглеродистых высокомарганцевых сталей. Обзор // Металлург. 2025. № 12. С. 23–28.