Комплексное воздействие на структуру белых износостойких чугунов с целью повышения эксплуатационной стойкости отливок

• Автор: Молочков, Павел Александрович
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 154 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Износостойкие сплавы, применяемые для отливок специального назначения.

1.2. Факторы, влияющие на износостойкость.

1.2.1. Влияние условий эксплуатации отливок на износостойкость

1.2.2. Влияние химического состава сплава на структуру и износостойкость

1.2.3. Влияние структуры сплавов на их износостойкость.

1.2.4. Влияние термической обработки на износостойкость

1.3. Повышение свойств литых износостойких чугунов

воздействием на их расплав

1.4. Цели и задачи работы

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАИЯ
2.1. Шихтовые материалы и выплавка сплавов.
2.2. Определение износостойкости, механических и литейных свойств, металлографические исследования.
2.3. Методики построения математических моделей, оптимизации химических составов сплавов и определения коэффициентов влияния легирующих элементов.
ГЛАВА 3. ВЗАИМОСВЯЗЬ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА,
СТРУКТУРЫ, МЕХАИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И ИЗНОСОСТОЙКОСТИ КОМПЛЕСНаЛЕГИЮВАЬГНЬХТУ ОВ И РАЗРАБОТКА НОВОГО
СОСТАВА СПЛАВА.
3.1. Влияние легирующих элементов на свойства высокохромистых
чугунов
3.2. Влияние структуры и механических свойств на износостойкость высокохромистых чугунов
3.3. Оптимизация химического состава износостойкого чугуна.
3.4. Расчет коэффициента относительной износостойкости
высокохромистых чугунов
Выводы
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ
СПЛАВОВ СИСТЕМЫ ГеСУСг И РАЗРАБОТКА НОВОГО
СОСТАВ А ИЗНОСОСТОЙКОГО ЧУГУА
4.1. Выбор легирующих элементов базового комплекса.
4.2. Исследование структуры и свойств сплавов системы ГеСУСг
4.3. Исследование линейной усадки сплавов системы ГеСУСг
4.4. Оптимизация состава чугуна
Выводы
ГЛАВА 5. УЛУЧШЕНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ИЗНОСОСТОЙКИХ ЧУГУНОВ ЗА СЧЕТ ОБРАБОТКИ ИХ КАЛЬЦИЙ СТРОНЦИЕВЫМ КАРБОНАТОМ И ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ.
5.1. Исследование влияния карбоната на структуру и свойства
чугунов.
5.2. Исследование влияния термической обработки.
Выводы
ГЛАВА 6. ОПЫТНОПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ И ВНЕДРЕНИЕ В ПРОИЗВОДСТВО ОТЛИВОК ИЗ ЧУГУНОВ НОВЫХ ХИМИЧЕСКИХ СОСТАВОВ
Общие выводы.
Библиографический список.
Приложение.
ВВЕДЕНИЕ


Износостойкие белые чугуны это группа хромистых, марганцовохромистых, никельхромистых, ванадиевых, хромованадиевых чугунов, основной особенностью которых является наличие в микроструктуре легированных карбидов железа и или карбидов легирующих элементов, обеспечивающих высокую износостойкость в условиях абразивного изнашивания. По характеру микроструктуры и типу карбидов износостойкие чугуны подразделяются на три группы 6, 7. Перлитные и мартенситные чугуны. Сравнительно мягкая металлическая основа таких чугунов снижает их износостойкость. Большей износостойкостью, чем белый перлитный чугун, обладает белый мартенситный чугун типа нихард с содержанием ЬН и 1,,5 Сг табл. В литом состоянии чугун нихард имеет мартенситную матрицу с участками остаточного бейнита или аустенита и сложные доэвтектические и эвтектические карбиды железа и хрома. Присутствие хрома в этом сплаве стабилизирует карбид и подавляет графитизацию, повышает твердость карбидов и стабилизирует аустенит. Оптимальное соотношение никеля и хрома в нихарде примерно 8. Содержание серы и фосфора в данных чугунах должно быть минимальным, так как оба элемента снижают их прочность. Никель основной элемент в нихарде определяет твердость и прочность матрицы. Таблица 1. Молибден, как и никель, предотвращает образование перлита при охлаждении в форме, но в отличие от никеля не является графитизатором. Для нихарда рекомендуется сравнительно низкое 0,3 0,5 содержание кремния в связи с его влиянием на устойчивость аустенита. Этот чугун широко распространен в Западной Европе. Белые чугуны с карбидами МС и М7С3 постепенно вытесняют на мировом рынке чугуны типа нихард благодаря большей износостойкости и вязкости, а также технологическим преимуществам, облегчающим производство деталей из них. В таких чугунах увеличено содержание хрома до и более, что обусловливает образование в их структуре первичного карбида Ре,Сг7Сз. При кристаллизации эти карбиды не формируют непрерывную фазу, а располагаются в виде изолированных тригональных карбидов в аустенитной основе. Микротвердость этих карбидов составляет ГПа, что выше микротвердости кварца ГПа. К таким материалам относятся чугуны марок ИЧ0ХМ, ИЧЗООХМТ, ИЧ0ХГ5, ЗА, ЗВ и др. В условиях абразивного изнашивания в нейтральной среде максимальной износостойкостью обладают хромомолибденовые чугуны марок ИЧЗООХМТ и ИЧ0ХМ. Хромомарганцевые износостойкие чугуны с карбидами М7С3 в наибольшей степени удовлетворяют противоречивым требованиям к условиям получения высокой износостойкости и экономичности. Подавление перлитного превращения и высокая прокаливаемость обеспечиваются в этих чугунах за счет введения марганца. Широко применяют хромомарганцевый чугун марок ИЧ0ХГ5, ИЧЗООХГЗ и др. Ванадиевые и хромованадиевые чугуны имеют в структуре специальные карбиды, которые в сочетании с аустенитом образуют при кристаллизации двойные эвтектики АУС и АРе,Сг7С3 и тройную эвтектику АРе,Сг7С3УС 8. Данные чугуны обладают высокой износостойкостью и используются для деталей, работающих в тяжелых условиях эксплуатации сухое трение, абразивная среда, высокие статистические и динамические нагрузки. В настоящее время они мало изучены и поэтому представляют большой интерес, так как являются перспективным материалом для отливок специального назначения, эксплуатирующихся в сложных условия износа. Высокохромистые чугуны с карбидами М7С3 первоначально использовались как жаро и коррозионностойкие. По износостойкости они уступают хромомолибденовым и хромованадиевым чугунам с мартенситной структурой. Тем не менее, хромоникелевый износостойкий чугун ИЧХН2 см. Срок службы отливок, работающих в условиях износа, будет определяться износостойкостью материала, из которого изготовлена данная отливка. В свою очередь износостойкость зависит от свойств металла и абразива, химического состава и структуры металла, режимов термической обработки, способов упрочнения основы металла и поверхностного слоя, а также условий работы детали с учетом приложенных нагрузок, скорости перемещения и агрессивности среды, температуры 9. Ниже рассмотрены некоторые факторы, влияющие на износостойкость. Реальным условиям работы оборудования и инструмента при абразивном изнашивании соответствуют различные схемы внешнего силового нагружения.