Аннотация
Возрастающие требования к качеству, повышение механических и эксплуатационных свойств изделий в металлургии и машиностроении требуют разработки новых эффективных способов управления процессами структурообразования при получении изделий, так как именно структура материала определяет его свойства. Конкурентоспособность изделий из чугунов на рынке можно улучшить путем повышения механических и эксплуатационных характеристик. В настоящее время разработано большое количество технологических способов, обеспечивающих улучшение свойств железоуглеродистых сплавов, в большинстве своем они направлены на совершенствование структуры материалов. В статье рассмотрены различные методы воздействия: микролегирование, модифицирование, рафинирование и скорость кристаллизации на структурно-фазовый состав и специальные свойства комплексно-легированных белых чугунов. Кроме того, описана зависимость специальных свойств чугунов от структурно-фазового состава. Представлено влияние химических композиций на структуру и свойства белых чугунов. Описано совместное влияние хрома, марганца, никеля, и титана на специальные свойства чугунов, таких как жароизносостойкость и износостойкость. Приведено процентное содержание легирующих элементов в сплаве для наилучшего достижения специальных свойств. Приведены факторы, влияющие на жароизносостойкость и абразивную износостойкость комплексно-легированных белых чугунов. Подтверждена актуальность применения бора в качестве микролегирующей и модифицирующей добавки для повышения свойств комплексно-легированных белых чугунов, выявлены концентрационные интервалы содержания бора и его влияние на структуру и свойства этих чугунов. Дополнительная обработка базового чугуна бором существенно улучшает износостойкость и повышает твердость металла. Микролегирование чугуна бором повышает его технологические и эксплуатационные свойства.
Ключевые слова:
микролегирование, модифицирование, рафинирование, кристаллизация, структура, износостойкость, комплексно-легированный белый чугун, белый жароизносостойкий чугун, окалиностойкость, ростоустойчивость
1. Бобро Ю.Г. Легированные чугуны. М.: Металлургия, 1976. 288 с.
2. Гарбер М.Е. Износостойкие белые чугуны: свойства, структура, технология, эксплуатация. М.: Машиностроение, 2010. 280 с.
3. Жуков А.А., Сильман Г.И., Фрольцов М.С. Износостойкие отливки из комплексно-легированных белых чугунов. Москва, 1984. 103 с.
4. Сильман Г.И. Белые легированные чугуны с композиционной структурой // Металловедение и термическая обработка металлов. 2005. № 7 (601). С. 94-100.
5. Шейнман Е.Л. Абразивный износ. Обзор американской печати // Трение и износ. 2005. Т. 26. № 1. С. 100-111.
6. Цыпин И. И. Белые износостойкие чугуны: структура и свойства. М.: Металлургия, 1983. 176 с.
7. Войнов Б.А. Износостойкие сплавы и покрытия. М.: Машиностроение, 1980.
8. Артеменко Ю.А., Рыжков Е.В., Болотин Н.C. Вопросы регулирования микроструктуры износостойких наплавочных сплавов // Новые материалы и технологии в машиностроении. 2012. №15. С. 6-8.
9. Влияние структуры на износостойкость белых чугунов / М.Е. Гарбер [и др.] // Металловедение и термическая обработка металлов. 1968. № 11. С. 48–52.
10. Повышение износостойкости хромистых чугунов. / В.М. Ильюшенко, П.Ю. Дувалов, К.Э. Барановский, И.Б. Проворова, Е.В. Розенберг // Литье и металлургия. 2016. № 2 (83). С. 5-9.
11. Макаренко К.В. Рациональное структурирование графитизированных чугунов // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2014. № 2 (104). С. 196-205.
12. Колокольцев В.М., Шевченко А.В. Повышение свойств отливок из чугуна специального назначения путем рафинирования и модифицирования их расплавов // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2011. № 1 (33). С. 23-29.
13. Колокольцев В.М., Конопка З., Петроченко Е.В. Структура и свойства белых чугунов разных систем легирования // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2014. № 1 (45). С. 19-23.
14. Sain P.K., Sharma C.P., Bhargava A.K. Microstructure aspects of a newly developed, low cost, corrosionresistant white cast iron, J. Metall. Mater. Trans. A, 2013, vol. 44, pp. 1665-1671.
15. Yoganandh J., Natarjan, S., and Kumaresh Babu S.P. Erosive wear behavior of nickelbased high alloy white cast iron under mining conditions using orthogonal array, J. Mater. Eng. Perform., 2013, vol. 22, no. 9, pp. 2534-2540.
16. Bedolla-Jacuinde A., Arias L., and Hernández B. Kinetics of secondary carbides precipitation in a highchromium white iron, J. Mater. Eng. Perform., 2003, vol. 12, no. 4, pp. 371-382.
17. Janus A. Effect of chemical composition on number of eutectic colonies in Ni–Mn–Cu cast iron, Arch. Foundry Eng., 2013, vol. 13, no. 1, pp. 51-56.
18. Тен Э.Б., Рожкова Е.В., Конюхова А.И. Термодинамические предпосылки легирующего эффекта при модифицировании низкохромистого чугуна // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2013. № 11. С. 51-54.
19. Гарбер М.Е., Цыпин И.И. Основы подбора составов и структуры износостойких отливок из белого чугуна // Литейное производство. 1970. № 2. С. 2–6.
20. Колокольцев В.М., Петроченко Е.В., Воронков Б.В. Особенности формирования структуры белых чугунов и их классификация // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2007. № 1 (17). С. 97-105.
21. Структурно и неструктурно-чувствительные свойства хромистых чугунов / А. А. Кириллов, В. Д. Белов, Е. В. Рожкова и др. // Черные металлы. 2007. № 9. С. 7-13.
22. Петроченко Е.В., Молочкова О.С. Анализ взаимосвязи химического состава, условий охлаждения при затвердевании с особенностями строения сплавов, окисленной поверхности и свойствами комплексно-легированных белых чугунов // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2011. № 4 (36). С. 50-53.
23. Нетребко В.В. Особенности образования карбидов и распределения Cr, Mn и Ni в белых чугунах // Литье и металлургия. 2015. № 3 (80). С. 40-46.
24. Жуков А.А., Сильман Г.И., Фрольцов М.С. Износостойкие отливки из комплексно-легированных белых чугунов. М.: Машиностроение, 1984. 104 с.
25. Служебные характеристики микролегированных и модифицированных белых чугунов / М.М, Яшминский, К.С. Радченко, Г.Е. Федоров, Е.А. Пла-тонов // Литье и металлургия. 2013. №4. C. 29-34.
26. Емелюшин А.Н. Влияние титана и бора на износостойкость чугуна, предназначенного для механической обработки неметаллических материалов инструмента из хромистых чугунов // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2000. № 2. С. 28-29.
27. Васенко Ю.А. Моделирование износостойкости чугуна, легированного титаном, по данным пассивного эксперимента // Технологический аудит и резервы производства. №2(2). 2011. С. 3-8.
28. Jumaev А. А. Сomparative study of the structure of castings from white wear resistant cast iron // International Journal of Advanced Research in Science, Engineering and Technology. 2018. 12. Р.7575-7577.
29. Повышение жаростойкости хромистого чугуна ЧХ8 / Тен Э.Б., Левин М.И., Рожкова Е.В., Конюхова А.И. // Литейщик России. 2015. № 2. С. 35-38.
30. Петроченко Е.В., Молочкова О.С., Трофимова Е.А. Состояние вопроса модифицирования, микролегирования и рафинирования белых чугунов // Технологии металлургии, машиностроения и материало-обработки. 2020. № 19. С. 152-159.
31. Гольдштейн Я.Е., Мизин В.Г. Инокулирование железоуглеродистых сплавов. М.: Металлургия, 1993. 416 с.