Розмір шрифту: 

Основным требованием, предъявляемым к качеству рабочего слоя формующего инструмента, является высокие показатели его твердости и термостойкости. Таким требованиям отвечают двухслойные изделия с рабочей поверхностью из высоколегированного материала. При этом установлено, что эффективность их эксплуатации зависит от стабильности химического состава материалов рабочего слоя внутри группы отливок.     Вместе с тем разработка материалов рабочего слоя ограничена их теплофизическими и литейными возможностями в процессе формирования массивной отливки, которая должна характеризоваться отсутствием дефектов и необходимым уровнем эксплуатационных характеристик.     Для изготовления рабочего слоя деталей, которые работают в условиях абразивного износа и изгибающих нагрузок, применяют чугун типа «нихард», содержащий до 4,5 % Ni, с мелкодисперсной мартенситной структурой. Вместе с тем такое количество никеля способствует образованию в структуре чугуна значительной доли графита, включения которого в процессе эксплуатации могут быть концентраторами механических и термических напряжений, а также вызвать процесс окисления рабочей поверхности. Для предотвращения графитизации и одновременного повышения уровня твердости в чугун вводят хром, связывающий углерод в карбиды. При этом интенсивность такого процесса возрастает с концентрацией легирующего элемента. Вместе с тем установлено, что хром, характеризуясь большой диффундирующей способностью, при смешивании переходит из металла рабочего слоя в сердцевину, тем самым способствуя увеличению карбидов в ее структуре и снижению прочностных характеристик. Поэтому содержание такого компонента в составе хромоникелевого чугуна ограничивают 1,5 %.     Экспериментальные исследования влияния различных химических компонентов на структуру и уровень свойств износостойкого чугуна показали, что в качестве добавок, улучшающих эксплуатационные характеристики формующего инструмента, целесообразно применять марганец, медь, молибден, ниобий и другие компоненты.      Вместе с тем такие отливки характеризовались неравномерной микроструктурой и, как следствие, достаточно высоким уровнем напряжений.     Выявлено, что введение в базовый чугун ванадия в количестве до 2 % способствовало образованию в структуре твердых и прочных карбидов ванадия, что повысило уровень твердости при незначительном снижении напряжений. Более равномерная и дисперсная структура таких изделий обеспечила стабильность свойств от отливки к отливке, что важно при изготовлении массивных валков, работающих в условиях больших перегревов.     На основании экспериментальных исследований для рабочего слоя валков вновь разработан комплексно легированный чугун, содержащий никель (до 1%), хром (до 12%), молибден (до 1,5%) и ванадий (до 5%) и отличающийся от существующего сплава повышенным уровнем свойств (твердости и временного сопротивления при изгибе) при минимальной доле графита в структуре. При этом анализ микроструктуры образцов показал, что разработанный чугун характеризуется более равномерной и плотной по сравнению с хромоникелевым материалом структурой. Установлено, что отливки из такого чугуна склонны в меньшей степени к формированию трещин и структурных неоднородностей, что обеспечило повышение эксплуатационных характеристик формующего инструмента.