Розмір шрифту: 

Дослідженнями механічних та експлуатаційних властивостей чавунів з високим вмістом хрому та марганцю установлено, що такі матеріали можуть бути використані для виготовлення литих деталей, які здатні працювати тривалий час в умовах інтенсивного абразивного і гідроабразивного зносу. Покращання властивостей цих чавунів мікролегуванням і модифікуванням за умови позитивних результатів зможуть прискорити процеси впровадження їх у виробництво зносостійких деталей для роботи в екстремальних умовах, а тому роботи в цьому напрямку є досить актуальними.    Метою цієї роботи є дослідження впливу процесів мікролегування та модифікування на підвищення експлуатаційних характеристик зносостійкого хромомарганцевого базового чавуну 290Х19Г4 і визначити доцільність використання цих технологій у виробничих умовах.     Основна мета процесу мікролегування – покращання стану меж зерен між окремими кристалами металевої матриці та зменшення шкідливого впливу легкоплавких домішок у металі виробів.     Модифікування значною мірою визначає характер кристалізації сплаву, ступінь його гранулярності і весь комплекс ливарних, механічних і спеціальних властивостей високолегованих сплавів.     Виплавляння експериментальних сплавів здійснювали в індукційній печі місткістю тигля 60 кг з основною футеровкою. Під час виплавляння досліджуваних чавунів спочатку виплавляли хромистий чавун, потім до нього додавали марганець. Присадку мікролегувальних елементів і модифікаторів здійснювали в тигель після досягнення металом температури 1450…1480 °С. Максимальний розмір кусків присадок не перевищував 30 мм. Для зменшення угару легувальних елементів під час плавлення дзеркало розплаву покривали плавиковим шпатом.     Дослідження зносостійкості чавунів визначали в гідроабразивному середовищі. Твердість чавунів визначали за методом Роквелла з використанням зразків розмірами 100?30?25 мм. Структуру сплавів вивчали на мікроскопі Neophot-21 після травлення зразків 4%-ним розчином азотної кислоти в етиловому спирті.     Для дослідження мікролегування вибрано титан, ванадій і сурму, а модифікування – бор та рідкісноземельні метали.     Досліджено вплив титану на характеристики базового чавуну в дiапазонi концентрацій до 1,2 %. Враховуючи високу спорідненість титану до кисню, його вводили в сплав після розкиснення розплаву алюмінієм.     Установлено, що титан виокремлюється передусім у вигляді карбiдiв і карбонітридiв, які є додатковими центрами кристалізації і подрібнюють первинне зерно. Підвищення концентрації титану до 0,5% сприяє збільшенню твердості чавуну та його зносостійкості на 15%.     Отже, для покращання експлуатаційних характеристик базового чавуну його доцільно мікролегувати титаном у межах 0,1…0,5%.     Дію ванадію на базовий чавун досліджено в дiапазонi концентрацій до 1,1%. Установлено, що добавки до 0,3 % ванадію через його мiкролегувальну та розкиснювальну дію знижують твердість та зносостiйкiсть базового сплаву. Збільшення вмісту ванадію в чавуні до 0,5% підвищує твердість та зносостійкість сплаву, оскільки збільшується кiлькiсть карбiдiв ванадію.     Для підвищення зносостійкості базового чавуну, його доцільно додатково мікролегувати ванадієм у межах 0,45...0,65%.     Вплив сурми на властивості базового чавуну досліджено в дiапазонi концентрацій до 1,0%. Сурму додавали в ківш у процесі заповнення його рідким металом. Установлено, що невеликі присадки сурми (до 0,15%) сприяють підвищенню твердості та зносостiйкостi металу.     Для підвищення зносостійкості чавуну його доцільно додатково мікролегувати перед заливанням у форми сурмою в кількості 0,10…0,20%.     Вплив бору на експлуатаційні характеристики чавуну вивчено в діапазоні концентрацій до 0,1%. Установлено, що додаткове оброблення чавуну бором у кількості 0,005...0,020% суттєво підвищує твердість і зносостійкість металу. Вплив бору на властивості чавуну полягає в його модифікувальній дії на процеси кристалізації, внаслідок чого подрібнюється первинне зерно.      Вплив РЗМ на експлуатаційні характеристики базового чавуну вивчено в діапазоні концентрацій до 0,8% (за присадкою). Установлено, що оброблення базового чавуну присадками РЗМ (до 0,25 %) підвищує твердість і зносостійкість металу на 15…20%, оскільки вони діють як поверхнево-активні речовини на межах зерен аустеніту і обмежують їх ріст, підвищують щільність металу і його опір абразивному зносу.     У роботі зроблена спроба визначення спільної дії титану і РЗМ на структуру і властивості базового чавуну 290Х19Г4. Метал, виплавлений в індукційній печі, розливали фракційно: вихідний і оброблений РЗМ в кількостях 0,1; 0,2 і 0,5 % за присадкою. Вміст титану не змінювали і витримували на  рівні 0,15...0,20%.     За результатами досліджень попередньо можна стверджувати, що для покращання структури та властивостей хромомарганцевих чавунів, їх доцільно перед випусканням із плавильного агрегату додатково обробляти присадками 0,15...0,20% титану і 0,15...0,25% РЗМ (за розрахунком).     На підставі виконаної роботи зроблено такі висновки:     1. Для виготовлення литих деталей, які працюють в екстремальних умовах (інтенсивний абразивний або гідроабразивний знос), доцільно використовувати дешевий високоефективний хромомарганцевий чавун хімічного складу, %: 2,5…2,9 С; 18...20 Сr; 3,8...4,5 Mn; Р і S – до 0,025, оброблений 0,1…0,5 Ті; 0,45…0,65 V; 0,1…0,2 Sb; 0,005…0,020 В або 0,10..0,25 РЗМ.     2. Перспективними галузями використання цих чавунів є теплоенергетика, гірничо-металургійний комплекс, машинобудування тощо.