Влияние хрома на жаростойкость чугунов

 

Легирование чугуна малыми добавками хрома (до 4 % Cr) повышает устойчивость эвтектического цементита при нагреве и уменьшает рост чугуна. Повышение окалиностойкости низкохромистых чугунов связано, прежде всего, с измельчением графита и уменьшением его количества в структуре. Однако в структуре таких чугунов может быть цементит. Его наличие приводит к повышению твёрдости и ухудшению обрабатываемости.

Чугуны с содержанием свыше 4 - 7 % Cr являются белыми. Большая часть хрома входит в состав цементита. При нагреве чугуна металлическая основа окисляется с образованием оксидов типа Fe₂O₃, не препятствующих дальнейшему окислению чугуна.

Наиболее существенное повышение жаростойкости хромистых чугунов достигается при содержании в них хрома более 15 %. При высоком содержании хрома при нагреве чугуна на поверхности образуется оксидная плёнка типа шпинели (FeO·Cr₂O₃), имеющая высокую плотность и прочное сцепление с металлической основой. В результате резко повышается окалиностойкость чугуна (рис. 3.1).

По мере повышения содержания хрома возрастает температура, при которой чугун сохраняет свою жаростойкость:

Cr, % 15-17 20-25 25-30 30-35

t, °C 900 1000 1100 1300

Чем выше содержание углерода в высокохромистом чугуне, тем больше образуется карбидов в его структуре. Поскольку большая часть хрома входит в состав карбидов, матрица обедняется хромом и снижается стойкость чугуна против окисления. Поэтому очень часто хромистые чугуны легируют более сильными карбидообразующими элементами, чем хром: Ti, V, Mo.

Рис. 3.1. Влияние хрома на окалиностойкость Fe-Cr сплавов с 1 % Si и 1 % C