Повышение износостойкости высокопрочного чугуна
Аннотация
Проблема. Высокопрочный чугун с шаровидным графитом все чаще используют для тяжело- и средненагруженных деталей машин, работающих в условиях трения и износа. Обеспечению необходимых свойств препятствует структурная и химическая неоднородность чугуна, образующаяся в процессе его производства. Свойства могут быть улучшены термической обработкой или легированием, сочетанием легирования с термообработкой. Цель - Исследование влияния комплексного микролегирования на структуру и свойства высокопрочных чугунов, выбор оптимального состава с достаточной прочностью и износостойкостью. Метод. Исследуемые чугуны, модифицированные железо-кремний-магниевым сплавом, легированные разным количеством никеля и молибдена. Структура исследована на металлографическом и электронном микроскопах, распределение элементов на рентгеновском спектральном микроскопе-анализаторе. Определение износостойкости проводилось на машине трения СМЦ-3. Полученные результаты. Легирование высоккопрочного чугуна никелем и молибденом сначала приводит к увеличению количества высокоуглеродистой составляющей (перлита) в структуре, а затем даже к появлению троостита и бейнита в чугуне. Расположение троостита и бейнита по границам эвтектических зёрен обусловлено распределением основных элементов в матрице чугуна и значительно увеличивает прочность и износостойкость чугуна. Максимальный износ чугуна 1 составляет 0,719 г, а колодок – 0,362 г. Максимальный износ чугуна 2 составляет 0,471 г, а колодок - 0,182 г. Максимальный износ чугуна 3 составляет 0,210 г, а колодок – 0,090 г. Чугун 3 с наибольшим количеством легирующих элементов (0,75% Ni, 0,58% Mo) обладают наибольшей износостойкостью. Наименьшей износостойкостью обладает нелегированный чугун 1. За счет изменения структуры матрицы и ее соответствия принципу Шарпи сложное микролегирование никелем и молибденом позволяет значительно повысить износостойкость высокопрочных чугунов. Чугун с наибольшим количеством легирующих элементов наименее подвержен износу. Научная новизна. Установление характера распределения химических элементов (кремния, магния, никеля, молибдена) в матрице высокопрочного чугуна и соответствующих процессов структурообразования. В частности, образование троостита и бейнита по границам эвтектических зёрен в исследованных чугунах объясняется перенасыщением этих границ никелем и молибденом. Практическое значение. Определен оптимальный состав чугуна. Снижение износа высокопрочного чугуна не вызывает соответствующего увеличения износа сопряжённых деталей.
