Ивахненко Е.И., Шаломеев В.А., Ивахненко И.Е.

(Запорожский национальный технический университет»)

Для  деталей металлургического оборудования, работающих в условиях интенсивного абразивного износа в условиях высоких температур (до 1100ºС) традиционно применяют высоколегированные сплавы. При этом, степень их легирования и морфология структурных составляющих определяют надёжность и долговечность работы отдельных деталей и узлов.

Исследовали влияние легирующих элементов на структурообразование, механические и эксплуатационные свойства высоколегированных феррито-карбидных сплавов 100Х27С2Л и 100Х27Н3С2Л. Изучали влияние углерода, хрома, кремния и никеля в пределах: 0,3%≤С≤1,2%, 18,0%≤Cr≤28,0%, 0,5%≤Si≤2,5%,
0,4%≤Ni≤12,0%.

Рентгеноструктурный анализ исследуемых сплавов проводили на дефрактометре ДРОН-3М в фильтрованном кобальтовом излучении при режимах съёмки U=26kV, I=15mA. Сканирование проводили со скоростью 1 град/мин при пределах излучения 4·10⁴ имп/с с постоянной времени 2,5 с. По результатам съёмки проводили качественный фазовый анализ, с помощью которого идентифицировали фазы аустенита, феррита, карбидных  включений и интерметаллидных соединений.

С использованием рентгенографического прибора Jeol 5 исследовали морфологию карбидов и пограничные зоны структурных составляющих в системах карбид - феррит и интерметаллид-феррит. Металлографические исследования проводили с использованием оптических микроскопов МИМ-8М и МБИ-6 на образцах металла до и после высокотемпературных (1100ºС) испытаний.

Результаты исследований позволили изучить процессы коалесценции и сфероидизации карбидов. Коалесценция  карбидных  частиц начиналась одновременно с их сфероидизацией и  продолжалась после ее завершения. Однако, с  заметной  скоростью она  происходила  только  при  высоких  температурах,  когда  диффузионная подвижность  углерода увеличивалась. Диффузия  углерода  от  мелких  к  крупным  частицам  карбидов создавала  условия для пересыщения им аустенита на границах с карбидной фазой. В  результате   наблюдалось  постепенное  растворение  мелких  частиц  карбидов  и  рост  крупных.

Межфазные зоны  в системах карбид-феррит  и  интерметаллид–феррит были обеднены легирующими элементами и интенсивно окислялись  в условиях высоких температур. Вводимые элементы - кремний  и  никель - действовали  не однозначно. Кремний, концентрируясь на границе карбидной фазы, снижал скорость коррозии металла. Никель, как элемент   не склонный к пассивации, в  изучаемых  пределах  на   коррозионные  процессы практически   не  влиял.

В результате проведенных исследований установлены оптимальные содержания легирующих элементов в сплавах и предложены новые феррито-карбидные сплавы для деталей горно-обогатительного оборудования,  обеспечивающие надежную и долговечную работу.