ВПЛИВ ЛЕГУВАННЯ, МІКРОЛЕГУВАННЯ ТА МОДИФІКУВАННЯ НА ВЛАСТИВОСТІ ЗНОСОСТІЙКИХ ХРОМОМАРГАНЦЕВИХ ЧАВУНІВ
Procesi littâ, 2025, Vol 3 (161), 52-61
DOI:
https://doi.org/10.15407/plit2025.03.052Ключові слова:
зносостійкий чавун, гідроабразивне зношування, легування, мікролегування, модифікування, хром, марганець, титан, рідкоземельні метали, карбідиАнотація
У роботі наведено результати дослідження впливу хімічного складу на зносостійкість високолегованих чавунів, що працюють в умовах гідроабразивного зношування. Обґрунтовано доцільність використання хромомарганцевих чавунів як матеріалу для виготовлення литих деталей систем гідрозоловидалення теплових електростанцій. Основну увагу зосереджено на дослідженні впливу вмісту хрому, марганцю, титану та рідкоземельних металів на структуру, твердість і зносостійкість чавунів. Встановлено оптимальний вміст легувальних елементів таких як хром та марганець, що забезпечать максимальну зносостійкість дослідного чавуну. Визначено вплив мікролегування високолегованого хромомарганцевого чавуну титаном та модифікування рідкоземельними металами. Досліджено вплив структурних складових і морфології карбідів на експлуатаційні властивості чавуну. Показано, що найбільш ефективною є структура чавуну з карбідами типу (Cr,Fe)₇C₃, рівномірно розподіленими у мартенситній або зміцненій основі, а також стабілізованим залишковим аустенітом, здатним до зміцнення в процесі зношування. Установлено, що введення 18–20 % Cr та 3,5–4,5 % Mn забезпечує підвищення зносостійкості дослідного чавуну на 20–25 % в порівнянні з еталонним зносостійким сплавом Cr28Ni2. Встановлено, що мікролегування титаном у межах 0,4–0,6 % дозволяє додатково підвищити зносостійкість чавуну на 15–20 % завдяки утворенню дисперсних зміцнювальних карбідів та карбонітридів. Додавання рідкоземельних металів у кількості 0,2–0,4 % сприяє очищенню металу від неметалевих включень, зміні їхньої морфології та покращенню механічних властивостей. Запропоновано оптимальний склад зносостійкого чавуну, який доцільно застосовувати для виготовлення шнекових транспортерів, колін пульпопроводів, робочих коліс, корпусів і дисків багерних насосів, які працюють у безпосередньому контакті з пульпою та зазнають гідроабразивного зношування в системах золовидалення. Результати можуть бути використані для подальшого вдосконалення литих виробів та різноманітних технологій зміцнення їх робочих поверхонь.
Посилання
Melent’ev, V. L. (1978). Zoloshlakovie materiali i zolootvali [Ash-slag materials and ash dumps]. Energiya.
Gavrilov, E. I. (1987). Toplivno-transportnoe khozyaistvo i zoloshlakoudalenie na TES [Fuel and transportation facilities and ash and slag removal at TPPs]. Energoatomizdat.
Lyutyi, V. A., Platonov, E. A., Fedorov, G. E., & Kuzmenko, A. E. (2001). Khromoalyuminievie stali dlya izgotovleniya zharostoikikh detalei teploenergooborudovaniya [Chromium-aluminum steels for manufacturing heat-resistant parts of thermal power equipment]. Liteinoe-proizvodstvo, (4), 13–15.
Zhuk, N. P. (1976). Kurs teorii korrozii i zashchiti metallov [Course on corrosion and metal protection]. Metallurgiya.
Gudremon, E. (1966). Spetsialnie stali [Special steels] (Vol. 1). Metallurgiya.
Yamshinskiy, M. M., Fedorov, G. E., Platonov, E. A., Kuzmenko, A. E., & Radchenko, K. S. (2009). Pidvyshchennia hidroabrazyvnoi znosostiikosti vysokolehovanoho biloho chavunu [Increasing the hydroabrasive wear resistance of high-alloyed white cast iron]. Naukovi visti Natsionalnoho tekhnichnoho universytetu “KPI”, (1), 22–32.
Netrebko, V. V. (2015). Vliyanie otzhiga na tverdost visokokhromistikh chugunov, legirovannikh Mn i Ni [Effect of annealing on hardness of high-chromium irons alloyed with Mn and Ni]. Novi materialy i tekhnolohii v metalurhii ta mashynobuduvanni, (2), 65–70.
Belikov, S. B., Netrebko, V. V., & Volchok, I. P. (2015). Optimizatsiya sostava i svoistv iznosostoikikh visokokhromistikh chugunov [Optimization of composition and properties of wear-resistant high-chromium cast irons]. Vysoki tekhnolohii v mashynobuduvanni, (1), 18–26.
Netrebko, V. V., & Volchok, I. P. (2015). Vliyanie legirovaniya i termicheskoi obrabotki na raspredelenie elementov i svoistva visokokhromistikh chugunov [Effect of alloying and heat treatment on element distribution and properties of high chromium cast irons]. Nauchnii vestnik DGMA, (3), 52–59.
Yamshinskiy, M. M., Radchenko, K. S., & Fedorov, G. E. (2011). Optimizatsiya khimicheskogo sostava iznosostoikikh visokolegirovannikh belikh chugunov [Optimization of chemical composition of wear-resistant high-alloyed white cast irons]. Metall i lite Ukraini, (1), 21–24.
Coronado, J. J. (2011). Effect of (Fe,Cr)7C3 carbide orientation on abrasion wear resistance and fracture toughness. Wear, 270(3–4), 287–293. https://doi.org/10.1016/j.wear.2010.11.009
Fu, H., Wu, X., Li, X., et al. (2009). Effect of TiC particle additions on structure and properties of hypereutectic high chromium cast iron. Journal of Materials Engineering and Performance, 18(8), 1109–1115. https://doi.org/10.1007/s11665-009-9435-1
Yamshinskiy, M. M., Radchenko, K. S., & Fedorov, G. E. (2011). Vliyanie mikrolegirovaniya i modifitsirovaniya na strukturu i svoistva iznosostoikogo khromomargantsevogo chuguna [Effect of microalloying and modification on structure and properties of wear-resistantchromium-manganese cast iron]. Visnyk DDMA, (4), 133–140.
Yamshinskiy, M. M., Fedorov, G. E., & Radchenko, K. S. (2018). Khromomargantsevie chuguni dlya raboti v ekstremalnikh usloviyakh [Chromium-manganese cast irons for extreme conditions]. Metall i lite Ukraini, (7–8), 76–83
Radchenko, K. S., Platonov, E. A., Yamshinskiy, M. M., & Fedorov, G. E. (2013). Vliyanie titana i redkozemelnikh metallov na strukturu iznosostoikogo visokokhromistogo chuguna [Influence of titanium and rare-earth metals on the structure of wear-resistant high-chromium cast iron]. Metallurgicheskaya i gornorudnaya promishlennost, (4), 40–42.
Ri, K. (2000). Kompleksno-legirovannie chuguni spetsialnogo naznacheniya [Complex-alloyed cast irons for special purposes]. Dalnauka.
Yamshinskiy, M. M., Fedorov, G. E., Radchenko, K. S., & Platonov, E. A. (2013). Sluzhebnie kharakteristiki mikrolegirovannikh i modifitsirovannikh belikh chugunov [Service characteristics of microalloyed and modified white cast irons]. Lite i Metallurgiya, (4), 29–35.
Radchenko, K. S., Yamshinskiy, M. M., Fedorov, G. E., & Platonov, E. A. (2014). Izotermichnyi stupinchastyi vidpal khromomarhantsevykh chavuniv [Isothermal step annealing of chromium-manganese cast irons]. Visnyk DDMA, (1), 218–223.
Yamshinskiy, M. M., Fedorov, G. E., & Radchenko, K. S. (2015). Optimizatsiya rezhimov smyagchayushchego otzhiga iznosostoikikh khromomargantsevikh chugunov dlya uluchsheniya ikh obrabativaemosti rezaniem [Optimization of modes of softening annealing ofwear-resistant chromium-manganese cast irons to improve their machinability by cutting]. Metall i lite Ukraini, (12), 26–32.
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 І.В. Лук’яненко, Б.В. Кивгило, Є.Г. Биба, М.М. Ямшинський, О.Г. Ковальчук
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
