The Effect of the Method And Parameters of the Heat Treatment on Abrasive Wear Resistance of 38GSA Steel

This paper presents the structure and the results of abrasive wear resistance testing for 38GSA steel in an as-delivered condition (after heat refining) and after volume hardening. Based on the tests conducted by both light and scanning microscopy methods, it was demonstrated that, due to the performed technological operations, this steel differed significantly in terms of structure compared to the as-delivered condition, which affected its performance characteristics. In an as-delivered condition, 38GSA (38MnSi4) steel is characterised by a fine-grained ferrite-pearlite structure with martensite areas arranged in bands, which significantly differs from the structure typical of the state of equilibrium. After volume hardening, the steel in question is characterised by a homogeneous fine-stripped martensite structure with clearly visible former austenite grain boundaries. The obtained results of structural testing on 38GSA steel were related to the actual abrasive wear resistance indices obtained by the “rotating bowl” method using various abrasive soil mass types. Tests conducted in the following soils, i.e. light (loamy sand), medium (light loam) and heavy (common loam), including hardness measurements, showed a close relationship between the results obtained for abrasive wear resistance and the phase structure resulting from the heat treatment state of the tested material. The obtained results of the tests on 38GSA steel were compared to those for low-alloyed martensitic abrasive wear resistant steels Hardox 500 and Brinar 500.

W pracy przedstawiono budowę strukturalną oraz wyniki badań odporności na zużywanie ścierne stali 38GSA w stanie dostarczenia (po wyżarzaniu normalizującym) oraz po hartowaniu objętościowym. Na podstawie przeprowadzonych badań metodami mikroskopii świetlnej i skaningowej wykazano, że w wyniku wykonanych operacji technologicznych stal ta cechuje się znaczną różnicą w budowie strukturalnej, w stosunku do stanu dostarczenia, rzutującą na jej charakterystyki użytkowe. W stanie dostarczenia stal 38GSA (38MnSi4) charakteryzuje się drobnoziarnistą strukturą ferrytyczno-perlityczną z pasmowo ułożonymi obszarami martenzytu, znacząco odbiegającą od struktury charakterystycznej dla stanu równowagi. Po hartowaniu objętościowym omawiana stal cechuje się jednorodną strukturą drobnolistwowego martenzytu z wyraźnie widocznymi granicami ziaren byłego austenitu. Uzyskane wyniki badań strukturalnych stali 38GSA odniesiono do rzeczywistych wskaźników odporności na zużycie ścierne, uzyskanych metodą „wirującej misy”, wykorzystując różne glebowe masy ścierne. Zrealizowane badania w glebie lekkiej (piasek gliniasty), średniej (glina lekka) oraz glebie ciężkiej (glina zwykła), a także przeprowadzone pomiary twardości wykazały ścisłą zależność uzyskanych wskaźników odporności na zużywanie ścierne od budowy fazowej wywołanej stanem obróbki cieplnej badanego materiału. Uzyskane wyniki badań stali 38GSA odniesiono porównawczo do niskostopowych, martenzytycznych stali odpornych na zużywanie ścierne Hardox 500 i Brinar 500.