Аннотация
В статье приведены результаты комплексных исследований влияния химического состава и скорости охлаждения металла в литейной форме и термической обработки на фазовый состав, структуру, износостойкость, механические свойства белых хромистых, ванадиевых и хромованадиевых чугунов. При исследовании износостойкости закаленных хромистых чугунов, отлитых в песчано-глинистую форму, показано, что максимальная стойкость наблюдается при содержании углерода в сплавах 2,8–3,2% (что близко к эвтектическому). Увеличение содержания углерода выше указанных пределов снижает износостойкость в связи с охрупчивающим воздействием заэвтектических карбидов (Fe, Cr)7C3. Из результатов исследования следует, что хромистые чугуны, содержащие 2,8–3,1% углерода и 18-24% хрома и закаленные на максимальную твердость, обладают высокой твердостью (64-65 HRC) и износостойкостью. Введение в хромистые чугуны небольшого количества ванадия (до 3%) повышает максимальную твердость закаленных чугунов на 1–3 единицы HRC вследствие образования дисперсных высокотвердых карбидов VC. С увеличением концентрации углерода в сплаве твердость монотонно возрастает. Наивысшей твердостью обладают чугуны, содержащие 12–18% хрома (до 68 единиц HRC). При помощи термической обработки можно повысить твердость литых чугунов. Поскольку с увеличением твердости материала возрастет и его износостойкость при абразивном изнашивании, то целесообразно рассмотреть влияние термической обработки на твердость хромованадиевых чугунов различного состава. Показана возможность использования этих чугунов для изготовления износостойких изделий металлургического оборудования.
Ключевые слова:
белые хромистые, хромованадиевые и ванадиевые чугуны, условия охлаждения при затвердевании, термическая обработка, фазовый состав и структура чугунов, эвтектики, механические свойства, износостойкость, микротвердость
1. Жуков А.А., Сильман Г.И., Фрольцов М.С. Износостойкие отливки из комплексно-легированных белых чугунов. М.: Машиностроение, 1984. 104 с.
2. Влияние легирующих элементов на кристаллизацию, структурообразование и физико-механические свойства белого чугуна / Хосен Ри, Э.Х. Ри, В.А. Тейх и др. // Литейное производство. 2000. №10. С. 15-17.
3. Analysis of the Structure and Abrasive Wear Resistance of White Cast Iron With Precipitates of Carbides / D. Kopycinski, M. Kawalec, A. Szczsny [et al.] // Archives of Metallurgy and Materials. Institute of metallurgy and materials science of Polish academy of sciences. 2013. Vol. 58. Iss. 3. P. 973-976. doi: 10.2478/amm2013-0113.
4. Металловедение, физика и механика применительно к процессу обработки графитированных материалов. Структура и износостойкость инструментов / А.Н. Емелюшин, Д.А. Мирзаев, Н.М. Мирзаева и др. Магнитогорск: МГТУ, 2002. 200 с.
5. Комплексно-легированные белые чугуны функционального назначения в литом и термообработанном состояниях / Ри Э.Х, Ри Хосен, Колокольцев В.М., Петроченко Е.В. и др. Владивосток: Дальнаука, 2006. 275 с.
6. Гарбер М.Е. Износостойкие белые чугуны: свойства, структура, технология, эксплуатация. М.: Машиностроение, 2010. 280 с.
7. Цыпин И.И. Белые износостойкие чугуны – эволюция и перспективы // Литейное производство. 2000. № 9. С. 15–16.
8. Yoganandh J., Natarjan S., Kumaresh Babu S.P. Erosive Wear Behavior of Nickel-Based High Alloy White Cast Iron Under Mining Conditions Using Orthogonal Array, Journal of Materials Engineering and Performance. 2013. Vol. 22(9). Pp. 2534-2540.
9. Zhenting W., Hongming G. Investigation on microstructure and wear resistance of the new CrWMoV high-alloy wear resistant cast iron. Advanced Materials Research. 2015. Vols. 1061-1062. Pp. 670-673.
10. Kawalec M., Corny M. Alloyed white cast iron with precipitation of spheroidal vanadium carbides VC. Archives of Foundry Engineering. 2012. Vol. 12 (4). Pp. 95-100.
11. Kolokoltsev V.M., Konopka Zbigniew, Petrochenko E.V. ZELIWO SPECJALNE Rodzaje, odlewanie, obrobka, cieplna, wtasciwosci. Czestochowa, 2013. 185 S.
12. Колокольцев В.М., Петроченко Е.В. Металлургические и металловедческие аспекты повышения функциональных свойств литых изделий из белых чугунов // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2014. № 4 (48). С. 87-98.
13. Петроченко Е.В., Молочкова О.С., Трофимова Е.А. Пути повышения специальных свойств комплексно-легированных белых чугунов // Теория и технология металлургического производства. 2023. № 1(44). С. 24–29. EDN FKYWLX
14. Толочко Н. К., Андрушевич А. А. Методы получения мелкозернистой структуры отливок при кристаллизации // Литьё и металлургия. 2012. №2 (65). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/metody-polucheniya-melkozernistoy-struktury-otlivok-pri-kristallizatsii.
15. Sil’man G.I. Alloyed white iron with composite structure // Metal Science and Heat Treatment. 2005. Vol. 47. Pp. 343-348.
16. Петроченко Е.В., Валишина Т.С. Влияние химического состава, условий кристаллизации и режимов термической обработки на особенности микроструктуры, механические и специальные свойства белых хромованадиевых чугунов // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. 2009. № 2. С. 39–42.