Разработка износостойкого марганцевого чугуна с целью повышения долговечности деталей энергооборудования

• Автор: Хрущев, Михаил Львович
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 191 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение .

Глава I. Состояние вопроса .

1.1. Химический, фазовый и структурный составы марганцевых чугунов влияние легирующих элементов на структурообразование и свойства термическая обработка .

1.2. Модифицирование марганцевых чугунов

1.3. Применение марганцевых чугунов .

1.4. Основные закономерности изнашивания сплавов .

1.5. Выводы и задачи исследования .

Глава 2. Методика исследований

2.1. Объект исследований

2.2. Общие положения методики .

2.3. Исследование износостойкости .
2.4. Исследование процесса модифицирования.
Глава 3. Исследование процессов структурообразования
и свойств комплекснолегированного марганцевого чугуна . .
3.1. Термодинамический анализ условий карбидообразования и графитизации .
3.2. Влияние химического состава марганцевого чугуна и различных видов термической обработки на его структуру
и свойства.
3.3. Выводы.
Глава 4. Исследование процессов изнашивания деталей
дробильноразмольного оборудования тепловых электростанций .
4.1. Анализ условий изнашивания деталей дробилыюразмольного оборудования .
4.2. Износостойкость при различных условиях испытания .
4.3. ВыводыI
Глава 5. Исследование технологических и литейных
свойств комплекснолегированного марганцевого чугуна
5.1. Термографический анализ
5.2. Содержание газов .
5.3. Склонность к пленообразованию
5.4. Еидкозекучесть.
5.5. Линейная усадка
5.6. Выводы.
Глава 6. Исследование и разработка технологического
процесса получения отливок из комплекснолегированного марганцевого чугуна, промышленное внедрение и техникоэкономическая эффективность
6.1. Выплавка чугуна
6.2. Модифицирование
6.3. Фильтрационное рафинирование .
6.4. Изготовление бронефутеровочных плит углеразмольных мельниц методом непрерывного горизонтального литья . . .
6.5. Промышленное внедрение результатов исследований . .
6.6. Техникоэкономическая эффективность
6.7. Выводы
Общие выводы.
Список использованной литературы


Углерод оказывает сильное графитизирующее действие на марганцевые чугуны /,,/. По данным работы / / понижение содержания углерода с 3, до 3,% (в чугуне с 3,6% кремния, 8% марганца и 5% меди) приводит к тому, что чугун из серого становится белым. Максимальный графитизирующий эффект при дополнительном легировании высокомарганцеЕых чугунов (-% марганца) алюминием, никелем и кремнием достигается только при повышенном (более 3,5%) углероде; при содержании углерода менее 3,3% такое легирование неэффективно // . В литературе / /отмечается, что повышение содержания углерода с 2,1 до 3,5% в чугуне с шаровидным графитом, содержащем 2,6-2,9% кремния, 0,8-1,0% меди и 4,9-5,7% марганца, вначале увеличивает износостойкость, а затем ее снижает при непрерывном уменьшении твердости с до НДС / / . В зарубежной практике известно промышленное применение марганцевых износостойких чугунов с шаровидным графитом, содержащих 3,5% углерода // . Однако, согласно данный//увеличение содержания кремния с 2,5 до 3,5$ в чугуне с шаровидным графитом с 3,2$ углерода, 4,9-5,7$ марганца и 0,7-1,0$ меди отрицательно влияет на его абразивную износостойкость, несмотря на некоторое повышение твердости (с до #^С). Такое влияние кремния по мнению авторов связано с увеличением в структуре продуктов распада аустенита игольчатого строения и увеличением количества и размеров включений графита. Наряду с этим, в работе //показано, что комплексное легирование марганцем и кремнием способствует получению структуры аустенит-мартенсит-карбидграфит, обеспечивающей повышенную износостойкость при сухом трении скольжения в паре с роликом из закаленной стали (модифицирование чугуна, содержащего 3,6$ углерода, 5,5$ марганца и 4$ кремния, для получения шаровидной формы графита производилось церием). Алюминий в сильной степени способствует графитизации марганцевых чугунов /,, /. Так, евод 0,6$ алюминия в чугун с 3,7$ углерода, 2,$ кремния, 8,5$ марганца и 2$ меди приводит к уменьшению количества карбидов в литой структуре с до 5$//. При повышении содержания алюминия более 3,2-4,0$ в структуре чугуна появляются сложные карбиды, содержащиё алюминий, то есть алюминий становится карбидообразующим элементом , . Установлено // , что марганцевый аустенит, легированный алюминием (до 2$), проявляет более высокую склонность к нестабильности, что может обеспечивать сплаву повышенную способность к упрочнению в процессе эксплуатации. Ввод в марганцевый чугун до 3,5$ меди уменьшает количество карбидов, а при более высоком содержании - увеличивает. Наряду с этим отмечается образование сфероидных включений высокомедистой фазы в структуре марганцевого чугуна при содержании более 4$ меди. Никель способствует графитизации, однако его действие в марганцевом чугуне значительно слабее, чем кремния и алюминия //. Легирование марганцевого чугуна никелем приводит к дополнительной стабилизации аустенита // . Легирование марганцевых чугунов хромом способствует интенсивному карбидообразованию: ввод 1$ хрома приводит к полному отбелу даже при высоких содержаниях углерода и кремния /,/. При этом микротвердость карбидов увеличивается //. При легировании марганцевого чугуна хромом наблюдается также увеличение стабильности аустенита. Введение молибдена в состав марганцевого чугуна приводит к увеличению количества карбидов и мартенсита. Добавка 0,5-0,$ молибдена обеспечивает увеличение микротвердости как карбидов, так и металлической основы, что способствует увеличению износостойкости и прочности чугуна // . Одновременно молибден улучшает хладостойкость марганцевого аустенита, повышает ударную вязкость Ре-С-Мл сплавов при отрицательных температурах/6 / Легирование вольфрамом приводит к уменьшению количества аустенита и графита, увеличению количества мартенсита и карбидов в структуре, и, соответственно, к повышению абразивной стойкости марганцевого чугуна / /. Введение вольфрама в состав марганцевого чугуна способствует также большей интенсивности мартенситного превращения в поверхностных слоях трения, что приводит к упрочнению чугуна в процессе изнашивания и увеличению износостойкости // .