Розмір шрифту: 

На підставі аналізу літератури за темою роботи установлено, що процеси мікролегування та модифікування сплавів на основі заліза є ефективним технологічним заходом покращання їх технологічних та експлуатаційних властивостей. Проте ці процеси для високолегованих чавунів вкрай мало використовують у промисловості як з економічних міркувань, так і  через відсутність чітких літературних даних щодо теоретичних основ цих процесів і практичних рекомендацій їх використання в умовах реального виробництва.     Мікролегування – це процес додавання в металевий розплав невеликих (до 0,1 %) присадок окремих легувальних елементів або їх сполук для зміни властивостей металу в рідкому стані та у виробах. Цей процес супроводжується комплексом складних фізико-хімічних взаємодій між металом та елементом, який в нього додають, при цьому покращується стан меж зерен між окремими кристалами металевої матриці та зменшується шкідливий вплив легкоплавких домішок на властивості металу у виробах.     Модифікування є найпростішим, дешевим та високоефективним методом покращання структури, механічних, технологічних та службових властивостей сплавів на основі заліза. Органічно поєднуючись з доведенням розплаву до вимогових властивостей і, особливо, з його остаточним розкисненням, модифікування значною мірою визначає характер кристалізації сплаву, ступінь його гранулярності і весь комплекс ливарних, механічних і спеціальних властивостей високолегованих сплавів.     Метою роботи є дослідження впливу процесів мікролегування та модифікування на підвищення експлуатаційних характеристик зносостійкого хромомарганцевого базового чавуну 290Х19Г4.     Визначення ливарних, механічних і спеціальних властивостей здійснювали з використанням сучасних методик, які мають високі  достовірність і  відтворюваність результатів досліджень.     На підставі літературного огляду для мікролегування вибрано титан, ванадій і сурму, а для модифікування – бор та рідкісноземельні метали.     Досліджено вплив титану на характеристики хромомарганцевого чавуну в дiапазонi концентрацій до 1,2 %. Враховуючи сильну спорiдненiсть титану до кисню, його додавали в сплав після повного розкиснення рідкого металу алюмiнiєм. Титан має більшу спорiдненiсть до вуглецю, ніж залізо, тому під час кристалiзацiї залізовуглецевих сплавів, які вміщують титан, він виокремлюється, перш за все, у вигляді карбiдiв або карбонітридiв.     Підвищення концентрації титану до 0,5% сприяє збільшенню твердості сплаву та зносостiйкостi чавуну, що пояснюється наведеними вище особливостями титану. Подальше збільшення вмісту титану в зносостійкому чавуні зменшує твердість та зносостiйкiсть через легування титаном металевої матриці, хоча ці характеристики залишаються вищими, нiж сплаву 290Х19Г4.     Вивчено вплив ванадію на властивості зносостійкого хромомарганцевого чавуну в дiапазонi концентрацій до 1,1%. Установлено, що добавки до 0,3 % ванадію, внаслідок його мiкролегувальної та розкиснювальної дії, знижують зносостiйкiсть та твердість сплаву. Це можна пояснити тим, що після додавання в хромомарганцевий розплав невеликої кількості ванадію, він витрачається переважно на розкиснення металу, а з підвищенням вмісту ванадію до 1% суттєво зростають і зносостійкість, і твердість сплаву, оскільки збільшується кiлькiсть надтвердих карбiдiв ванадію. Подальше збільшення вмісту ванадію недоцільне, оскільки утворюються великі карбіди округлої форми, які мають поганий зв’язок з металом матриці і швидко викришуються із неї під дією абразиву.     Досліджено вплив сурми на структуру та властивості базового хромомарганцевого чавуну в дiапазонi концентрацій до 1,0% (за присадкою). Невеликі присадки сурми (до 0,15%) в хромомарганцевий чавун сприяють підвищенню твердості та зносостiйкостi сплаву. Це пояснюється тим, що сурма впливає не тільки на евтектичне перетворення, але i на кристалiзацiю аустеніту. Сурма зсуває евтектичну точку в бік меншого вмісту вуглецю i цим збільшує кiлькiсть евтектики та подрібнює її.     Отже, для підвищення зносостійкості хромомаргацевого  чавуну  його необхідно 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% (за присадкою). Установлено, що  додаткове  оброблення чавуну бором суттєво підвищує твердість і зносостійкість металу.     Модифікування чавуну бором підвищує його технологічні та експлуатаційні властивості і цим знижує вміст у чавуні хрому, ванадію, нікелю. Вводити бор слід в досить малій кількості – до 0,020%.     Для підвищення твердості і зносостійкості хромомарганцевих чавунів їх доцільно модифікувати бором у межах 0,005...0,020%.     Вплив РЗМ на експлуатаційні характеристики хромомарганцевого чавуну вивчено в діапазоні концентрацій РЗМ до 0,8 % (за присадкою). Установлено, що додаткове оброблення хромомарганцевого чавуну присадками РЗМ (до 0,25 %) підвищує зносостійкість і твердість металу. РЗМ ефективно зв’язують сірку та кисень у хромомарганцевих чавунах, змінюють форму неметалевих вкраплин з кутастої або продовгуватої на глобулярну, яка менше знеміцнює сплав. Присадки РЗМ помітно подрібнюють структуру вихідного металу. Отже для підвищення зносостійкості і твердості хромомарганцевих чавунів їх доцільно модифікувати присадками РЗМ у межах 0,10...0,25%.     За результатами виконаної роботи зроблено такі висновки:     1. Для литих деталей, які працюють в екстремальних умовах, доцільно використовувати дешевий 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 чавуну можуть бути теплоенергетика, гірничо-металургійний комплекс, машинобудування тощо.