автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Розробка, дослiдження i опробування нових зносостiйких чавунiв з пiдвищеною технологiчною пластичнiстю для деталей металургiйного обладнання

ДН1ПР0ПЕТР0ВЗ>Ш МЕТАЛУРГ1ЙШЙ 1ШТИТУТ

БОЛЬШАКОВА В1ктор1я Альфред 1вна

РОЗРОБКА, ДОСЛ1ДКЕННЯ I ОПРОБУВАННЯ ШВИХ ЗЮС0СТ1ЙКИХ ЧАВУН1В 3 П1ДВЩЩЖ) ТЕХН0Л0Г1ЧН0Ю ПЛАСТИЧН1СТЮ ДЛЯ ДЕТАЛЕЙ МЕТАЛУРГ1ИНОГО ОБЛАДНАННЯ

Спещалыпсть 05.16.01 - "Ъйталознавсты.- 1 гершчна

об робка метал! £'

Автореферат на здобуття наукового ступени кандидата техшчних наук

Днтропетровськ - 1992

Роботу виконано на кафедр! металойнавстьа Дншропетровсь-кого ыеталуриЗного шституту.

Науковий кер1вник доктор техншних наук, професор

Сф1Шйн1 опоненти:

доктор техн!чних наук, професор

кандидат техшчних наук

Бе дуче шдприемство

. «С^хиот дисертацп забудется " 19эу р.

о ш/ годик 1 на зас1данн! спещалАзовано'г ради К 068.02.02 при Дншропетровському металурпйному шституть

Адреса- 320635, м. Дн!пропетровськ, пр. Гагар та, 4.

3 дисертащею мозша ознайомитися у б!бл1отещ Днтропетро-вського металурпйного ¡нституту.

Автореферат роз!слано " 1992 р.

Шдапковська П.Ф.

Д'ячекко С. С. Шрогов К А. ПО "Днепротяжмаш"

У. Л

Вчений секретар .спешалиеовано! ради, глндидат техшчних наук

Клн:енко ИЛ

Г V ■■

I

* осудл;-'.,-. ¡.ч71кая

библиотека

- 3 -

ЭАГАЛьНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальнють роботи. В наш час велико! уваги заслуговукть питания розробки нових матер1ал1в для зм1нних деталей металур-пйного обладнання, а такол удосконалення технологи 1х вироб-ництва та терм!чно! обробки.

У повн1й М1р1 це належить до б!лого чавуну, який деформу-еться. Кого ввалаоть зараз як дуяз перспективний конструктйний та 1нструыентальний матер1ал.

У Дн!пропетровському ыеталурпйному 1нститут1 проведено комплекс досл1даень, котрий приыв до створення нового клаеу

матер¿шив - чавун!в э пдастичшстю, наведеною карбхдним пере-творенням (ПНКП-чавуни). оссФливост! структури й складу яких дозволякггь деформувати ix на будь-якому обладнанн 1 для обробки тиском металу. Вироби, як1 одерлують теля деформащ I, масть високу тверд 1сть, знососпйкють у сполучеши з м1щистю 1 пла-стичшста Виготовлен1 з чазунного сортопрокату опориI валки пройшли випробування при холоди1й прокатт тонких стр1чок й попали ст1йк1сть, у 3. ..4 рази перевишуючу ст1йкють прокатних ваше!в 31 стал1 9ХФ.

Але деформ!вн1сть ведомого ледебур!тного ПНКП-чавуну недо-статня для вироЗництва середньо- 1 крупногабаритних вироб1в. Коровина сччйкють даного материалу такох невелика.

Шта роботи. Розробка й дослхдження деформованого чавуну, перевищуючого в1дом! ледебуршп чавуни по технолончшй плас-тичност! та екеплуатаЩйним властивостям.

Для зд!йсненкя те! мети необх!дно р!шення таких задач:

1. Провести пор1вняльнкй анал!з струкгурних та фазових перетворень у ледебуритних чавунах, чавунах !з стаб!льною 1 ме-тастаб1льною евтекпкою на баз! карб!ду при терм1чн!й об-робт та пластичтй деформацп.

2. Вивчити структуры! й фазов! змши у чавушв з евтекти-кою на баз1 метастабыьного карб1ду М^. який мае вмют % мае.: вуглецю - 2,6.:.2,8; хрому - 4.5...6.0; ванад1ю - 1.6... 2.2.

3. Досл!дити вплив на структуры! й фазов1 перетворення до-даткового легування досл1дного хромованад!евого чавуну н!келем, марганцем ! алкшшем.

4. Одержат« дан1 про залеашсть механ1чних властивостей ДОСЛ1ДНИХ чавушв В1Д вихшого стану 1 температуря при випро-бувдпш на стиск, крупння, роэтяг та ударннй вигин для ощн-ки технолог!чно! пластичность

Б. Випробувати р1зн! схеми дефорыац!I чавуну роэробленого складу - в1льне кування, прокатку.

6. Розробити технолог1чну схему виробницгва в чавуну, щэ деформуеться, чавунного сортопрокату.

Наукова новизна :

- уперше виявлено 1 вивчено карбоне перетворення у евтек-тищ на баз! ыетастаб1льного карснду М7С3 у систем! Ре-С-Сг-У;

- описано м!кроскошчну картину й к1нетику карб1дного перетворення у метастаб1льному карбш М^, щэ йде при В1дпал1 1 у ход! обробки тиском;

- встановлено послтвшсть стад!й карб!дного перетворення у 8алеяшост1 в1д характеру та температур! обробки, попередньо! деформацп;

- одержано нов1 дан1 про вплив фазових 1 структурних пере-творень у евтектичних карб1дах на механ1чн! властивост! б1лих чавушв, що деформуються;

- проведено анашз впливу ступени стаб1льност! евтектичних карб!Д1в типу Ы?Сз на технолог1чну пластичность б¡лих чавун1 в, як1 деформуються; показано, щэ реашзашя виявленого карб1дного перетворення у ход! деформацп значне п^двишуе технолог1чну пласт ичшсть хромованад!евого б 1 лого чавуну;

- доведено можлив!сть використання 61лого хромованад1е вого деформованого чавуну запропонованого складу для одержання чавунного сортопрокату;

- ро8роблен1 й випробуваш р!зш технолог1чн1 схеми одер-жання зносост1йк1х вироб1в з високими експлуаташ йними пласти-востями, до складу яких входять кування та прокатка.

Практична цишсть 1 реал1защя результат 1 в роботи. На основ! експер!ментальних досл!джень одержано нов1 даш про форму-вання структури при теплов!й та деформац!йн!й обробт, про вплив структурного стану на ыехашчш властивост! хромованад!е-зого б!лого чавуну з евтекпкою на баз1 метастаб1льного карбиду

Взтановлено, ир при реал!зацп карб!дного перетворення в

- Б -

евтектичних карб1дах у ход1 В1дпалу й деформаци в1дбуваеться вначне гпдвищення технолопчних характеристик чавушв, як1 де-формукггься.

Басновуючись на результатах досл1джень, роароблено технолог 1чн1 схеми виробництва сортопрокату й листа з нового сплаву 270X5«.

Використання виявлених залежностей механ1чних властивостей в 1 д сгруктури дозволяе шдвищити технолог1чш та експлуатащйн1 властивост! вироб1в з 61лого чавуку.

Економ1чний ефект В1д впровадження результатв дисертащй-но! роботи може бути одержаний за рахунок шдвищэння експлуата-щйних властивостей вироб!в з хромованад1евого ПНКП-чавуну.

Одержан1 даш можутъ бути використан! для розробки нових ПНКП-чавун1в I технолог1й одержання а них вироб!В з високими експлуатац!йними властивостями.

Апробатя роботи. Матер 1али дюертащйно! роботи допов1да-лися та обгоБорювалшся на ХП Всесоюзн1й науково-досл1дн1й кон-ференщ1 "Узагальнення досв1ду роботи молодих вчених, 1нженер1в й робочих галуз1 по заощадженню матер1альних 1 енергетичних ресурс 1в"(Донецьк, 1989), на наукових секанарах "Шдвищення якос-т1, над1йноот1 та довгов1чност1 вироб1в з конструктйних, жаро-мщних, порошкових 1 1нструментальних сталей 1 сплав1в"(Донецьк 1990) та "Нов1 стал1 й сплави, режими !х терм!чно! обробки'ЧЛз-Н1нград, 1991).

Обсяг роботи. Д1сертац1йна робота складаеться з вступу, шести глав, висн0вк1в, списку л1тератури та додатк!в. Роботу викладено на 175 сторщках машиносисного тексту, включаючи 18 таблиць 1 77 малюшив, б!блюграф1чний список мютить у соб1 120 найменувань. Загалький обсяг роботи - 196 стор!нок.

КОРОТКИЙ ЗМ1СТ РОБОТИ Матер1али та метод1ка досл!джень

Досл1дними материалами було обрано доевтектичш бш чаву-ни трьох груп однакового ступеня евтектичност! з р1зними типами евтектик: 8 евтектикою на баз! ледебуриту, метастаб!льного ! стаб!льного карб1д!в типу М7СЛ.

Виплавку досл1дних чавушв проводили у пет ЛЗ-67, метал розливали у виливниц! квадратного перер1зу ! одерзкували зливки масою 25кг. Як шихтов! матер1али використовували переробний ча-вун в низьким вм1стом кремнио, сталь 10 та промислов1 фероспла-ви. Такий виб!р шихти наближуе склад досл^дних сплав1 в до про-мислових. Для досл1дження впливу додаткового легування N1, Мп и А1 у печ1 Тамыана виплавлялися 200-гр&чов1 плавки. Метал розливали у кварцев! скляночки попередньо нагрт до 1000°С.

Терм!чну обробку зраэк!в досл1дних сплав!в проводили у ка-мерн!й печ1 з сил!товими натр!вниками у ¿нтервал! температур 680... 11Б0°С. Для запоб!гання зневуглещовання зразки запаювали у вукуумован! кварцев: ампули. Температура контролювалася пла-тино-род1й-платинового термопарою, регулювалася автоматично.

Зразки зазнавали на комплекс досшдження методами як1сно1 та к1льк!сно! металографп з використанням св!тово{ 1 растрово! м1кроскопп, а також рентгеноструктурного ! рентгеноспектраль-ного м1кроанал1Э!в.

Для м1кроструктурного анал!зу використовували оптичт М1к-роскопи "Вертивал'ЧФирма "КАРЛ ЦЕЙС ЙЕНА"), "Аксиомат" (фирма "ОПГОН"), вивчення тонко! структури проведено на растровому електронному м1кроскош "]5М-35"(ф1рма "ДЖЕОЛ").

микроструктуру виявляли за допомогою р1зних вид1в травл!н-ня - х!М1чного, теплового, електролтчного.

1дентиф!кац!ю фаз 1 визначення х1м1чного складу структур-них складових проведено методом спектрального анал1зу на мт-роанал18атор! МЗ-46 (фирма "КАМЕКА"). Фазовий склад вивчали та-кож за допомогою рентгеноструктурного анализу на дифрактометр! ДРОН-2 у вшромшювашн Ре 1 Ыо. Для вивчення процес1в, як! прот1как/гь при нагр1в!, проводилася зйомка на дифрактометр1 з використанням високотемяературно! приставки УРВГ-2000.

Математичну обробку матер1алу проводили на мш-бОМ НР9835А (фирма "ХьЮЛЕТТ ПАККАРД"), Для зображення одержаних даних у граф!чн!й форм! використовували ШОМ "Електрон!ка МС-0507".

К1льк1сн1 структура характеристики карб1дних фаз визнача-ли на структурному анал1заторi "Епиквант" ( фирма "КАРЛ ЦЕЙС ЙЕНА").

Характеристики мехашчних i технолог 1чних властивостей до-сл1дних чавун1в при к!мнатн1й та шдвищених температурах (900.. 1150°С) визначали, випробуючи зразки в!дпалених та попередньо деформованих сплав!в на стиск, розтяг, кручення i ударний ви-гин по в1дпов!дним ГОСТам. Результати досл!дзкення пластичнос-т i■експериментальних чавунiв за даним комплексом випробувань дозволяигь судити про властивост! матер1ал!в при певних умовах деформацп, моделювати так! виробнич! процеси, як гаряча прошивка трубно! заготовки, кування, прокатка.

Твердють сплав!в, щр досл!джуються, у р!зних станах вим!-рювали на прилад! Роквелла, а м1кротвердють структурних скла-дових - на м1кроскоп! "Вертивал" з використанням спец!ально! приставки.

Короз1йна с?!йк1сть литих ! деформованих зразк!в визнача-ласл при проведен! потенцюдинам!чних досл!джень на потенцю-стат! ПИ-50-1 у KOMipm ЯИ-1 по стандартна методищ у 1-н роз-чми HCl.

Досл1дження структури легованих бьтах чавун1в пюля кристал!зац!! та теплово! обробки

Досл!дзкувались доевтектичн! 61Л! чавуни трьох груп: леде-буритн!, хромист! ! хромованад1ев1 i3 ступенем евтектичност! 0,28...0,31. Структура ледебуритних чавун!в шсля кристал!зац!i складаеться з дендрипв аустен1ту, колонift сальникового ледебуриту 1 ванад!евокарбино! евтектики. У ледебурит! матрицю складае твердий i крихкий цементит (м!кротверд!сть 10 ООО МПа), який мае б!льш пластичн1 i м'як1 включения аустен1ту ! визначае властивост! сплаву у даному стан!. Хромист1 та хромованад!ев! чавуни кристал!зуються з евтектикою на основ! тригонального карб!ду М?С3. Така евтектика на в им!ну В1д ледебуриту складаеться з твердого розчину, армованого карб!дним скелетом. Серед-

ш шкротвердють карб1Д1В хромистих чавушв 17 ООО Ша, матриц! - 7 ООО Ша. У хромованад1евих чавунах вавдяки комплексному гегуванню ет?теитика А+Ы,Сз одержана при 5,0% хрому. KpiM того, у структур! е биш 2,0% евтектики A+VC. М1кротверд1сть евтек-тичного карб1ду ЩСз - 13 ООО Ша, матриц! ( продукта розпаду аустеHiry ) - 8 ООО ЫПа.

Для визначення структурних зм!н, якл в1дбувакггься у евтек-тиках досл1дних сплав1в при терм!чн!й обробщ i HarpiBamu тд пластичну деформац1ю, проводилася IX теплова обробка у р1зних режимах. Випробувалиея як прост1 вгдпали, так i стушнчат1, а також термоциклюзання. Температури - 680... 1100° С, час виде ржи складав В1д 10 хвилин до 100 годин.

У чавунах ледебуритного класу, як вжебуло показано у ра-Н1ше виконаних досл^дженнях, при терм1чн1й обробщ в1дбуваеться карб1дне перетворення

(Fe, Сг, V)5C — (Fe, Cr)sC + VC + А (1)

Евтекгична складова сплав1в, мютячих 61ЛЯ 18,0% мае. хрому, як i припускалося, не зазнае фазових 3MiH при випаш, тому щр це стаб1льн! карб!ди М?Сз.

Досл1дження Ы1кроструктури хромованад1евих чавун!в э евте-ктикою на 6a3i метастаб1льного карб1ду М70з показали, шр у про-цес1 термхчно! обробки, при видержщ б1льш 1,5 годин, у евтек-тиц! в1Дбуваються структурно й фазов1 зм1ни. Проведена р!зними методами 1дентиф1кащя фаз дозволила стверджувати, шр тут в1д-буваеться карбi дне перетворення

ЩС5 + 1С (2)

Шсля необх1дних розрахуншв ця реагаця може бути зображе-на у виг ляд i:

0,39Ы?05 О, Ъ2Щ3С£ + 0.12MG + 0,75А? (3)

Тершдшашчну можливють зд1йснеиня даного перетворення доведено при визначенн1 в1льно! енерп: ГЧббса i и зшнення, супрововдуючого реакцио карбиного перетворення, яке склало

л б - -100,3 кДж/шль.

При вивченн! м1кроскотчно! картини встановлено, щр у результат! в!дпалу при температур! до 1000°С (1050°С) карб!д утворгаеться у вигляд! ободку на меж! М7С3 ! А. Частини МО вид1-ляоться на микфазних кордонах карб!д/карб!д (.ЩСз/Ы&Сб) або у МгзСв . Перетворення розповсюджуеться вглиб М С аж до повного його вичерпання.

Пэпередня обробка, сприяюча набуванню дефект!в кристал!ч-но! будови (в!дпал з фазовою перекристал!зац!ею, термоциклюван-ня, деформатя) !нтенсиф!куе карб1дне перетворення у евтектиц! А+М?Сз при далыюму в!дпал!. Також в!дбуваеться порушення щль-ност! карб!дного каркасу евтектики, шр шдготавлюе структуру металу до наступно! деформатйно! обробки, шдвишуе його технолог !чн1 властивост!. К1льк!сним кр1тер!ем ступеня розвитку кар-б1дного перетворення може служити зм1нення м!кротвердост! ев-тектичних карб!д!в шсля р1зних обробок. Встановлено, що твер-дють зростае при розвитку карб!дного перетворення й зб1льшу-ванн! к1лькост1 дефект!в у карб!дах.

Додаткове легування N1, Ш та А1 сприяе прискореннюрозвит-ку карб1дного перетворення у хромованад!евих чавунах.

Зм!нення структури та властивостей при гаряч1й деформащI

Для одержання даних про залезай сть механ1чних властивостей досл!дних сплав1в в!д стану ! температури деформащ I, необх!д-них для оцшки технолог 1Чно{ пластичност! проведено стандарта! випробування на стиск, кручення, розтяг та ударний вигин у ш-тервал1 температур 900... 1150еС !з швидк1стю в!д 3x10"^ до 50 с"' .

Осадц! шддавали зразки дослших сплав!в трьох базових склад1 в:

270ХФЙ : 2,76%С; 0,54%3!; 0,3% МП; 0,5% Сг; 1,7% V;

270X536: 2,75%С; 0,54%3!; 0,4% №1; 5,33%Сг; 2,05%У;

270X18 : 2,75%С; 0,55%31; 0,34%Мп; 18,3%Сг; 0,1% V.

Випробували зраз га у сташ теля кристатаШ! 1 в 1дпалу. Деформац1я за один прох1д складала 35...53% без зруйнування.щр обмежило можливост! к1лькюно! ошнки пласттичност! сплаыв.як!

доса1ХДУШЬся. Одержан 1 Гаграми деформаци характернауоться иаявнютю осцшшцп напрузиень для ледебуритного та хромованад!-евого чавун'в, тод1 як у високохромистому чавун! вона в!дсутня (мал-1,а).Очевидно, це вв'язано 8 наявнютю у двох перших сплавах карб!Дного перетвореня. Щелчком цього е,з одного боку, шдвищэння опору деформаци, а 8 другого - ютенсивний розвиток процес1в знемщнювання.

Валруження, д!юч1 на евтектичн1 карб1ди М?С3 хромованад!е-вого чавуну у ход1 пластично! деформаци, приводять до !х виги-нанню, деформуванню чи дроблению у залежност1 В1д ор1ентацп карб1д1в по в1дношенню до направлшня деформаци. Комплексний анал1£ кривих текучосп та м!кроструктури дозволив визначити оптимальу температуру деформащI для даного сплаву - 1050... 1080 °С. При щй температур1 1нтенсивно розвиваеться карб1дне перетворення, насл1дком -юго е эниження опору деформаци при досягненн1 високих ступеней обтиску (53...62%) без руйнування.

При випробуваннях на гаряче кручення як показник пластич-ност1 досл1дних сплав1в використовували число оборот 1в до зруй-нування, характеризуюче технолог1чну пластичнють матер1аду (мал. 1,6).Значения крутячого моменту дають ¡нформащю про ошр иатер!ала навантаженню. У ледебуритному чавун1 масивн1 евтекти-чн1 колони не дозволяють одержати велик1 показники пластичнос-Т1. Пластична аустен1тна матриця високохромистого чавуну спри-яе досягненню значень п, близьких до значень для ледебуритного чавуну. По результатам випробувань максимальною пластичшстю волод!е хромованад1евий чавун з евтектикою на баз! метастаб1ль-ного карб1ду Ы?Сз. Наявшсть карб1дного перетворення забезпечуе пластичн1сть б1льш, шж у 2 рази перевищуючу значения п для сплав1в 18 стаб1льною евтектикою А+М?Сз 1 ледебуритом аналопч-ного ступешо евтектичност!.

При високих температурах (1050... 1080°С) карби М^С^ фор-муеться не лише посл1довно в!д меж1 аустен1т/М7С3, але й усере-дкн! кристал1в М?Сз. Установлено, шр з шдвищенням температури 1нтенсивн1сть карб1дного перетворення у процес1 кручення знижу-еться, при цьому коефЩ1ент змадення р13ко зростае. Змшення - швидкост 1 деформаци на пластичнють хромованад1евого чавуну При повтори1й деформаци показники пластичност1 даного сплаву шдвишушься, шр вказуе на благотворний вплив попередньо! об-

2-ад

3 200

4

S lí.o

ul ■=<

m 160

§ 140 f_Z_

a 120

S

o

100

4,

w

,270X18

к .1 270X5Í2

270ХФ2 __I

10 15 10 25 3í¡ 35 --»0 -15 50 СТЕПЕНЬ АЕ-ЮРТтЖ § • S

д

г

270X542

\ ™

70ХФ2

Î4

'—^ 2?0Х13 I

■ЭТ0 1 lyOíj 1(350 И СО 1153

О

ТЕТ1ГЕРйТУРЯ ИСШТЙНИЯ. С

Мал. I

робки тесном на деформ1вн1сть. При температур! кручения 1000°С зруйнування настае при ступеню деформацп 2,95 проти 1,3 у в1д-паленому стан!. Вивчення м!кроструктури показало, щр кристали 8аконом!рно ор!ентован! у М,Сз, щр св!дчить на користь всувного характеру перетворення. Одночасно у карб!дах формують-ся субмежл, по яким в!дбуваеться д1лення кристал!в на частини.

Високу пластичнють досл!дний сплав показав 1 при випробу-ваннях на гаряче розтягання ! удар. Найб!льший ступень розвитку карб!дного перетворення спостер!гався при 1050... 1080°С. Цим же температурам в!дпов!даоть максимальн! значения характеристик пластичность Ярактограф!чний анал1з показав, що зруйнування ледебуритного та хромованад!евого чавун!в в1дбуваеться в основному по в'явному мехашзму. Шверхня зруйнування мае ямочний характер. Для злому хромистого чавуну характерне крихке зруйнування по карб!дн1й складов1й.

Молекулярно-к!нетичн! особливост1 карбиного перетворення у евтектищ А+М?Сз

Шкроекоп!чний анашз дозволив виявити два вар1анти кар-б!дного перетворення. Гкхшдовн!еть еташв фазових перегворень вначно залеж1ть в!д температури в!дпалу ! деформацп.

Перший вар!ант реал1зуеться при пор!вняно низьких температурах обробки ( 860...1000®С ): вид!лення кристал1в МО передуе перетворення вмицення Щ03 — МгэС£. Карб1ди МО з'являються на границ! 1 у об'ем1 вих!дного карб1ду М?С.з. Дал! починаеться пе-ребудова Ы?0з у М^С^ I додаткове вид!лення фази МС. Перебудова можлива вм1щенням комплексом атом1в хрому, ковалентно зв'язаних а вуглецем, при надходженн! атом1в Ре, V та С. Надлиток атом!в С, ав'я8уючись мало розчиненим у гратках М С ванад1ем, утво-рюе карб!д УС.

При високих температурах в!дпалу С б!льш 1000°С ) карб!дне перетворення починаеться з виникнення карб1ду и&С6 на поверхн! розд1лу М?Сз 1 А. Фаза утворюе суц!льн1 об!дки навколо

карб!дних пластин Ы?0з 1 росте ва рахунок зменьшення к!лькост! ;вих1дно1 карб!дно! фази. Одночасно з цим удовж меж! М^/М^уСе, а також безпосередньо у карб!дах можуть з'являтися частники МС. Проте, внасл!док розширення облает! гомогенност! кар-

61Д1В при П1двищенн1 температури, утворення криоталш Ш моя» Я не в1дбуватись.

Мхкроскошчна картина карбидного перетворення у ход! де-формацп аналопчна т!й, шр спостер!гаетьея при в!дпал!. В!дм!-на полягае у тому, щр при температур! 1050°С й вшций та великих ступенях обтиску при перебудов! — М23Св виявляеться харак терна для зсувного перетворення м!кроструктура. Вид!лення кар-61Д1В Ш при цьому не в1дбуваеться.

У робот! показано, що приншшалъна мозшгвють перебудови гратк1в карб1ду у пояснюеться, передус!м, будовоп

самих карб1д!в.

В тригональних гратках карб1ду М,Сз атоми металу складен! ц!льно у шарах -А-. У складнолегованих ГЦК-гратках карб!ду Ма Св чергування шар!в мозкна уявити як -АВ,АВ-. Трансформац!я гратк!в М7Сз у Ы&Се можлива внасл!док перемщення атом1в металу на в!дстан! меныш микатомних (у 1/2 ).

Такий зсув атом!в металу в!дбуваеться сушено з атомами вуглецю без порушень мщних ковалентних зв'язк!в зсувним шляхом. Характерна для зсувного перетворення м!кроструктура утво-рюеться у ход! деформацп при високих температурах та ступенях обтиску. При цьому не встигають реал!зуватися процеси релакса-ц! 1 напрузкень, порушаюч! будову мед! карбшшх фаз ! затушову-ЮЧ1 картину упорядкованоI морфологи продаст1в перетворення, характера!й для зсувно! перебудови.

Перспективи Еикористання ! розробка технолог!чних

схем одерзкання вир0б!в з ПШШ-чавуну з евтектикою А+МтС?

Уехан!чн1 властивост! досл1дних чавутв виз начали у р!зних отанах: до обробки тиском (в^дпал по резкиму - 8бО°С,4г + 680°С, 5г), пюля деформацп ( кування ) 1 у деформованому стан! шсля гартування ! в1дпуску при 150°С,2г (табл.1).

Таблица 1

Иэхашчш властивост! дослших чавун!в

Ударна Границя Тверд!сть.

Сплав Стан в' явкють МЩНОСТ!, НЯС

МДж/м2 МПа

Ледебуритний в1дпал 0,06 370 30

270Ш деформац!я+ 0,85 820 27

+в!дпал

деформаЩя+ 0,35 950 64

+гартування+

+В1ДПУСК

Хромованад1евий в!дпал 0,07 340 32

270X542 деформац1я+ 0,99 910 29

+в!дпал

деформащя+ 1100 68

+гартування+

+В1ДПУСК

Високохромистий в!дпал 0,07 430 35

270X18 деформац!я+ 0,70 750 45

+В1ДП8Л

Як видно а наведених результат!в, обробка тиском приводить до значного покращання комплексу механ!чних властивостей. Хро-мованад!евий чавун 270X532 мае б!льш високу ы!цн1сть та ударну в'Я8К!сть, Н1ж ледебуритний, при високШ твердость Таке сполу-чення властивостей забезпечуеться мтроструктурою деформованого чавуну - тверд! карб!дн! частинки !зольован! в пластична мета-л!чн!й основь Розмгри карбшв при одному й тому ж ступеню де-формацп (80% ) у хромованад1евому чавун1 меньпа, Н1ж у ледебу-ритному,- 2... 3 мкм проти 4... 5 мкм. Така структура, а також к1льк!сть карб1дно| фази ( 35% ) е сприятливими з точки аору .эноссктйкость В!домо також, шо куб!чний карби хрому М23Сб вабезпечуе чавуну б1льш високу зносостШюсть, шж карб^ди М5С та И7Сз . Вид1лення при карб1дному перетворешн високотвердих частинок шдвадуе загальну тверд ¡сть сплаву 1 може сприяти зна-

чному збиаьшенню ЙОГО ЗН0С0СТ1йкостI.

Деформований чавун 270ЖЗЙ при коров 1йних випробуваннях також показав б1льш висок1 эначення короз1йно! ст!йкост!, н!ж ледебуритний, щэ пов'язано з особливостями його м1кроструктури та XIм!чного складу.

Численн1 випробування по вивченню мехашчних властивостей хромованад!евих б1лих чавун1в з евтектикою на основ1 метастаб!-льного карб!ду показали, щэ цей матер1ал волод1е високою технолог¡чною пластичнютю, тобто його можна вважати ПНКП-чаву-ном.

У виробничних умовах проведено:

- в¿льне кування зливк!в на молот! з масою падаючих частин

1 т в умовах кувально-пресового цеху N 4 Днтропетровського заводу металурпйного обладнання;

- прокатка кованих запшвок на стан! "400-дуо" !н!титуту чорно! металургп.

Були одержат поковки 13 сплаву 270Х5ФЕ - круг д1аметром 80 мм 1 50 мм, стр!чка шириною 100 мм ! товщиною 30 мм. Твер-дють шсля кування й выпалу по режиму - 860°С,2г + б80°С,4г, склада 29 НЯС. У результат! деформаци евтектичн! карб!ди роз-д!лились, разосередились у матрищ. В1дсутн1сть мпсро- ! макро-несущльностей при досягненн1 ступеню деформаци бьтьш 80Х св1дчить при високу технолопчну пластичнють даного матер!алу Запас пластичност1 чавуну 270X516 дозволив провести його дальшу гарячу деформащю на прокатному стан!. У результат! з кованог загот1вки товщиною 30 мм одержано лист товщиною 2,2... 2,4 мм задов!льноЧ якост1.

На основI проведених досл!джень розроблен! технолопчн! схеми одержання виробхв з хромованад!евого ПНШ1-чавуну, який деформуеться (чавунний сортопрокат, прокатн1 валки, стр1чка, лист) (мал. 2).

По дан1й схем1 на Старокраматорському машинобуд!вному завод! (СКМЗ) було виготовлено досл!дну парию опорних валк!в д!аметром 35 мм для випробувань на багатовалковому стан1 ДВ-160 заводу "Електррсталь". Встановлено, до при перешлифовц! валк!в з б!лого деформованого чавуну товщина шару, який зн1маеться, у

2 рази меньше, н!ж у аналог 1чних важ!в з! стал1 9ХШ, то св1д-чить про б!льш високу IX зносост!йк!сть. На СКМЗ також виготов-

Технолог1чна схема одержання сортопрокату й листа 8 деформованого чавуну 270X5СК

Виплавлення

Контроль твердое?1

Розливання—Ш сляливарний—Натр1вання— Деформац1я

в1дпал П1Д обробку куванням або на

тиском обтисковоому стан!

В1дпал чавунного сортопрокату

В1дпал чавунного листа

Деформатя на "сортовому стан!

Деформащя на листовому стан!

Пром1жний в!дпал

Зачищення ~8агот!вки

Мал. 2

лено робоч1 прокати1 валки д!аметром 28 мм й в1дправлено на ви-пробування на Гайський завод ОЦМ (ПО "Южуралцветметобработка"), де валки повшш пройти випробування при виробництв! алш1Н1е-во! сгр!чки.

ОСНОВН1 висновки

1. Вивчено структуру й фазов! зм!нення у хромованадивому чавун1 з евтектикою А<-М7Сз при в1дпал1. Встановлено, що у дос-л1дному чавун! евтектичний карб1д метастаб!льний 1 при высокотемпературна видержщ заанае обернення з утворенням карб!-Д1в Ы33Св та МЗ.

2. Дскшджено м1кроскоп!чну картину й к!нетику карб1дного перетворення при в!дпал! сплаву 270Х5ФБ. Показано, шр при в!д-носно низьких температурах випалу (860... 1000°С) перетворення починаеться видиенням карб1ду МО, збагаченого ванад!ем (УС), перш! кристалл котрого з'являються на меж! евтектичний карб1д/ матриця. Утворення карб1ду МгзС& починаеться ви меж1 под1лу ЩСз/к 1 поширюеться вглиб евтектичних карбшв. Перетворення супровождуеться д1фуз!йним перерозпод1лом компоненте м1ж фазами- учасниками реакцп. Цри температурах вищих за 1000°С перетворення починаеться з виникнення "об1дк1в" карб1ду у М7С5. Карб1ди МО можуть вид!лятись з Ч^Се.

3. Попередня терм^чна обробка (багатоступенчатий в!дпал, термоциклювання), а також додаткове легування N1 1 А1, шдвшцу-ючими актившсть С, прискорюючими дифуз!йн1 процеси, 1нтенсиф1-кують карб1дне перетворення у евтектищ А+М7С3.

4. Встановлено, що у ход! обробки тиском зразк!в досл!дно-го чавуну стиском, крученням I розтягом, при куванн! та прокат-щ зливк1в, у евтектищ також в1дбуваоться фазов1 перетворення.

При низьких температурах деформацп (до 1000°С) карб1дне перетворення можна описати реакщями:

1. Ы,С, — Ш.

2. М^ —МгзСе.

3 шдвишйнням температури деформацп область гомогенност! карбшв поширюеться, к1лькють УС зменьшуеться аж до повного !х зникнення. При температур! 1050°С 1 вищ!й та великих ступенях обтиску (80%) трансформащя ЩС3 у М^С^ в!дбуваеться зсув-

тш вдохом.

б. Втробування д0сл1дних чавушв на стиск, роатяг.кручен-ва 1 удар при температурах 900... 1150°С дозволили встановити, щ> хромованад!евий чавун мае високу технолог1чну пластичнють, переверщуючу пластичнють в!домого ледебуритного ПШШ-чавуну 1 хромистого чавуну 18 стаб!льною евтектиною А+М,Сз. Висока технолог 1чва шшстичшсть розробленого сплаву обумовлена як морфолог 1 ею евтектики, так 1 мехашвмоы та к1нетикою карб1дних пере-творень у евтектиц1.

6. Визначен1 температурно-швидк1сн1 параметри обробки тискам досл1дного хромованад1евого чавуну. Встановлено, пр темпера-турний 1нтервал максимально! пластичност! складае 1050... 1080°С при першоыу деформац!йному перед!л1. Змшенкя швидкост! деформаци в!д Ю* до 10г с'/ супроводжуеться деяким Шдвищэнням опору деформаци, але аначне не впливае на пластичн!сть мате-Р1алу.

7. Технолог!чна пластичнють попередньо деформованого до-сл1дного чавуну 270X5® прим1рно у 2,0...2,5 рази вища, а тем-пературний 1нтервал максимально! пластичност! ширший (1000... 1100сС), н1ж у чавун! пюля кристал!зац!!.

8. Деформация в1льним куванням у промислових умовах та прокатка загот1вок шдтвердили.пр хроыовааад1евий чавун 270X552 мае досить високу пластичн!сть ! може бути рекомендований до використання як ПННП-чавун, шр деформуегься.

9. Шсля деформаци та остаточно! терм!чно! обробки дос/и-дний чавун 270X5® характеризуемся сполученням високо! мщнос-Т1 1 в'язкост1 (при твердост! 68Н1?С -бв-1100 МПа.КС-0,3 МДж/м2) 1 мае високу знососпйкють та короз!йну ст1йк!сть, щр обумов-люе перспективн!сть його використання для виготовлення деталей машин й 1нструмент!в.

10. Розроблено технолог!чну схему та визначено параметри виробництва сортового прокату й листа з чавуну 270X5®, до яко! входить: виплавлення й розливання металу, п!сляливарний в!дпал 8ЛИВК1В, деформащя в!льним куванням, або на обтисковому стан!, пром!жний в!дпал 1 деформащя на сортовому стан!.

Основний змют дисертацп опубл!ковано у роботах:

1. Большакова В. А. Структурные изменения в эвтектике А+М С при высоких температурах // В сб. материалов научной конференции "Структура и свойства материалов". Ч.1.- Новокузнецк, 1988. -С. 25.

2. Нижниковская П. Ф., Большакова В. А. Исследование деформируемости и структурных изменений хромованадиевого белого чугуна при горячей обработке давлением //Структура и прочность материалов в широком диапазоне температур: Тез. докл. Ж Всесоюзной науч-но-технич. конференции. - Каунас, 1989.- С. 89-90.

3. Нижниковская П. Ф., Миронова Т. М. , Даничек О. Р. Большакова К А. Деформируемый чугун - новый материал для изготовления прокатных валков // В сб.: Новые материалы и ресурсосберегающие технологии термической и химико-термической обработок деталей машин и инструмента. Тез. докл. Всесоюзной научно-технич, конфер. -Москва, 1989. - С. 60.

4. Нижниковская П. Ф., Большакова В. А. , Конобрицкая О. И., Хижняк Д. Д. , Гаращук И. В. Карбидные превращения в А+М С эвтектике Ге-С-Сг-У сплавов при отжиге и деформации //В сб.: Проблемы металлургического производства. Вып. 101.-Киев: Техника, 1990. -С. 61-65.

5. Нижниковская П. Ф., Большакова В. А. Структурные изменения в эвтектиках и их влияние на технологические и эксплуатационные свойства деформируемых чугунов ,// Повышение качества, надежности и долговечности изделий из конструкционных, жаропрочных, порошковых и инструментальных сталей и сплавов. Тез. докл. семинара. - Ленинград, 1990. - С. 59.

6. Нижниковская П. Ф. , Большакова К А. Влияние соотношения Сг/У на механические свойства деформируемых белых чугунов // В сб.: Новые стали и сплавы, режимы их термической обработки. - Ленинград, 1991.- С. 113-115.

П1 описано до аруку 26.11.1092.

Формат 00х&4/10. Ппп1р друх. № 2. Друк «феетинй. Ф1з.друк.арк. 1,0. ОЗл1к.-вяд.прк. 0,04. Умов.друх.прх. 0,03, Тираж 100 пр. Замоилеикя 680. Безкоштошю.

Д.ч1пропетровський моталург1йиий Ьютнтут, 320035, Дн1пропотровськ, пр. ГпгарЬт, 4.

ДЗ Д,Мет1, 320005, Лоимансысе шосе, З-б.