СТРУКТУРНО-ФАЗОВОЕ СОСТОЯНИЕ И СВОЙСТВА ЖАРОИЗНОСОСТОЙКИХ ЧУГУНОВ СИСТЕМЫ Cr–Mn–Ni–Ti, ДОПОЛНИТЕЛЬНО ЛЕГИРОВАННЫХ Al И Nb
DOI:
https://doi.org/10.32339/0135-5910-2024-7-12-20Ключевые слова:
легирование, температурные режимы охлаждения металла в литейной форме, химический состав, структура чугунов, фазовый состав, жаростойкость, износостойкостьАннотация
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.
Библиографические ссылки
Гарбер М. Е. Износостойкие белые чугуны: свойства, структура, технология, эксплуатация. — М.: Ма-шиностроение, 2010. — 280 с.
Цыпин И. И. Белые износостойкие чугуны — эволюция и перспективы // Литейное производство. 2000. № 9. С. 15, 16.
Нетребко В. В., Волчок И. П. Влияние химического состава чугуна на содержание Cr в основе после нормализации от 1050 °С // Литье и металлургия. 2018. Т. 90. № 1. С. 34–40. EDN: UOYYYU.
Молочкова О. С. Влияние кальций-стронциевого карбоната и условий охлаждения при затвердевании на структуру и свойства комплексно-легированных белых чугунов системы Fe–C–Cr–Mn–Ni–Ti–Al–Nb // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Металлургия». 2023. Т. 23. № 4. С. 46–57. DOI: 10.14529/met230404.
Жумаев А. А., Мансуров Ю. Н., Маматкулов Д. Д., Улугов Г. Д. Оптимизация состава и структуры изно-состойких белых чугунов, используемых в горнодобывающей промышленности // Черные металлы. 2020. № 12. С. 4–9. EDN: QSKPOO.
Netrebko V. V., Volchok I. P., Popov S. M., Akimov I. V. Specific Features of the Fracture of High-Chromium Cast Irons Under Abrasive Wear // Materials Science. 2022. V. 57. № 4. P. 439–445. DOI: 10.1007/s11003-022-00563-4.
Малахов А. И., Жуков А. П. Основы металловедения и теории коррозии: учебник для машиностроитель-ных вузов. — М.: Высшая школа, 1978. — 192 с.
Колокольцев В. М., Петроченко Е. В., Молочкова О. С. Влияние Al на фазовый состав, структуру и свой-ства жароизносостойкого чугуна системы Cr–Mn–Ni–Ti // Черные металлы. 2018. № 7. С. 6–11. EDN: LXNIPJ.
Кондратьев С. Ю., Святышева Е. В., Анастасиади Г. П., Данилова М. А. Особенности формирования структуры карбида ниобия в литых жаропрочных сплавах на основе системы Fe–Cr–Ni // Глобальная энергия. 2016. Т. 254. № 4 С. 191–209. DOI: 10.5862/JEST.254.20.
Колокольцев В. М., Петроченко Е. В., Молочкова О. С. Влияние легирования ниобием на структурно-фазовый состав, механические и специальные свойства чугунов системы Cr–Mn–Ni–Ti // Черные метал-лы. 2019. № 2. С. 18–24. EDN: VWCBQG.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ. Бюллетень научно-технической и экономической информации
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-ShareAlike» («Атрибуция — На тех же условиях») 4.0 Всемирная.
