Важкі умови роботи машин і швидке зношування окремих литих деталей, які працюють в екстремальних умовах, насамперед в абразивних і гідроабразивних середовищах, залишають проблему надійності та довговічності сучасної техніки. Тому, пошук матеріалів, які підвищують зносостійкість виробів є дуже актуальними.

Інтерес до теоретичного та практичного дослідження властивостей хромомарганцевого чавуну полягає в тому, що багато зносостійких сплавів використовувати економічно невигідно через вміст дорогих елементів або мають погану оброблюваність на металорізальних верстатах. Наприклад, відомий чавун 280Х28Н2 вміщує дорогий та дефіцитний нікель.

Метою роботи є вивчення ливарних, механічних і спеціальних властиво­стей зносостійких чавунів і розроблення нових високоефективних зносостійких сплавів для роботи в умовах інтенсивного гідроабразивного зносу.

Досліджено вплив хрому на зносостійкість білих чавунів. Установлено, що підвищення концентрації хрому від 4,5 до 21,1% суттєво по­кращує експлуатаційні властивості чавуну, який вміщує 4,5...5,0% марганецю. Із збільшенням вмісту хрому до 20% помітно зростає кількість складових карбідів, які сприяють підвищенню твердості сплаву. Підвищення концентрації хрому в чавуні понад 20% призводить до збільшення кількості легованого фериту, а це помітно знижує зносостійкість сплаву, не­зважаючи на те, що загальна твердість продовжує зростати через збільшення кількості карбідів.

Марганець сприяє стабілізації аустеніту у високохромистому чавуні, але слід зауважити, що з підвищенням вмісту марганцю в чавуні твердість сплаву знижується. Це можна пояснити збільшенням кількості залишкового аус­теніту в основі металу. Таким чином, необхідно виби­рати чавун з оптимальним співвідношенням хрому та марганцю з урахуванням умов експлуатації литих деталей.

Процеси мікролегування та модифікування справляють суттєвий вплив на експлуатаційні характеристики високолегованих білих чавунів.

Дослідження цих процесів проводили на основі запропонованого базового хромомарганцевого чавуну 290X19Г4.

Для мікролегування вибрано титан, ванадій, сурма, а для модифікування бор.

Дослідженнями установлено, що невеликі добавки титану (до 0,1%) практично не справляють помітного впливу на властивості чавуну.

Проте підвищення концентрації титану до 0,5% сприяє збільшенню твердо­сті сплаву та його зносостійкості.

Подальше підвищення вмісту титану в чавуні недоцільне, оскільки при цьо­му знижуються твердість і зносостійкість, хоча вони залишаються на високому рівні й мало відрізняються від базового сплаву 290X19Г4.

Для підвищення зносостійкості хромомарганцевого чавуну його доцільно додатково мікролегувати ванадієм у межах 0,8...1,2%. Зносостійкість сплаву підвищується при цьому на 25...30%.

Невеликі, присадки сурми (до 0,15%) в хромомарганцевий чавун сприяють підвищенню твердості та зносостійкості сплаву приблизно на 15%.

Підвищення вмісту сурми суттєво знижує пластичні властивості чавуну та зменшують зносостійкість сплаву. Це пояснюється тим, що в таких кількостях сурма сприяє утворенню не дрібнодисперсної евтектики, а суцільного поля структурно-вільного цементиту, який має послаблений зв'язок з матрицею сплаву та легко викришу­ється під час дії на поверхню виробу абразиву.

Крім того, в таких кількостях сурма сприяє забрудненості меж зерен матри­ці.

Модифікування чавуну бором підвищує його технологічні та експлуатацій­ні властивості й цим знижує вміст у чавуні хрому. Корисним є бор в досить малій кількості – 0,001…0,005%.

За своїм впливом на властивості чавуну бор ефективніший за інші присадки.

За результатами досліджень можна зробити висновок, що до оброблення чавуну бором треба підходити досить обережно, оскільки вже за вмісту 0,03% бору чавун має крихкий злам за кімнатної температури, а його зно­состійкість практично залишається без змін.