СТРУКТУРНО-ФАЗОВОЕ СОСТОЯНИЕ И СВОЙСТВА ЖАРОИЗНОСОСТОЙКИХ ЧУГУНОВ СИСТЕМЫ Cr–Mn–Ni–Ti, ДОПОЛНИТЕЛЬНО ЛЕГИРОВАННЫХ Al И Nb

Abstract

Приведены данные о фазовом составе и формировании структуры сплавов, о распределении элементов между структурными составляющими сплава, об изменении износостойкости, окалиностойкости, ростоустойчивости и механических свойств чугуна системы Cr–Mn–Ni–Ti–Al–Nb в зависимости от различного содержания алюминия и ниобия и теплоаккумулирующей способности литейной формы. В белом чугуне при легировании ниобием образуются комплексные карбиды (Nb, Ti)C. На образцах исследуемых составов проведен количественный металлографический анализ карбидов (Nb, Ti)C и комплексных карбидов (Cr, Fe, Mn)₇C₃. Алюминий оказывает благоприятное влияние на формирование тонких защитных пленок шпинельного типа с минимальным количеством дефектов; диффузия через такую оксидную пленку очень затруднена. Совместное легирование алюминием и ниобием приводит к одновременному повышению жаростойкости и износостойкости. Износостойкость повышается в результате увеличения доли первичных карбидов высокой твердости (Nb, Ti)C в структуре чугунов. В состав оксидных пленок входит алюминий, он усиливает их защитные свойства, окалиностойкость сплава возрастает. Впервые установлено, что легирование ниобием приводит к вторичному твердению при охлаждении в литейной форме. В твердом состоянии образуются дисперсные частицы карбидов М₇С₃, поэтому во время испытаний при повышенных температурах не происходит деградации структуры, ростоустойчивость повышается. На основании комплекса проведенных исследований предложен рациональный состав жароизносостойкого чугуна при следующем соотношении компонентов, % (мас.): 2,1–2,2 C; 4,5–5,0 Mn; 18,0–19,0 Cr; 1,0–1,2 Ni; 0,4–0,6 Ti, 2,0 Nb; 2,0 Al. Износостойкость повысилась в 1,2 раза по сравнению с чугунами до введения алюминия и ниобия, а окалиностойкость — в 2,4–4,5 раза в зависимости от типа литейной формы, показатель ростоустойчивости равен нулю для чугунов, залитых в сухую ПГФ.