Комплексно-легированные белые износостойкие чугуны
Комплексно-легированные белые износостойкие чугуны - раздел Геология, Курс лекций по специальным чугунам Область применения отливок из специальных чугунов охватывает практически все отрасли экономики – добычу и обогащение полезных ископаемых Наибольшей Износостойкостью Обладают Чугуны, Соответствующие Принципу Шарпи, ...
Наибольшей износостойкостью обладают чугуны, соответствующие принципу Шарпи, требующему полной инверсии расположения фаз, т. е. чтобы наиболее твердые структурные составляющие залегали в виде изолированных друг от друга включений, а наиболее вязкие образовывали сплошную матрицу, что обеспечивает не только высокие износостойкие свойства, но и прочность, вязкость, стойкость против теплосмен и т.д.
Чугунами с инвертированной структурой являются ванадиевые, хромованадиевые и комплексно-легированные высокохромистые чугуны. Их химический состав и свойства представлены в табл. 5.4 и 5.5.
Структура данных чугунов состоит из аустенита и продуктов его распада, карбидов и эвтектик (см. рис. 5.2), которая определяется составом чугуна, условиями кристаллизации, обусловливающими особенности строения и взаиморасположения формирующихся фаз.
Например, в чугуне марки ИЧ300Х16Ф8 присутствуют сложные карбиды переменного состава (Fe,Cr,V)xCy, содержащие 26,0 – 48,0 % железа, 41,0 – 52,0 % хрома, 9,0 – 22,0 % ванадия (рис. 5.3 и 5.4), и карбид ванадия VC, который ограниченно растворяет железо (до 2,0 – 5,0 %), несколько больше – хром (8,0 – 16,0 %).
Таблица 5.4
Химический состав чугунов
Марка чугуна
Химический состав, масс. %
C
Si
Mn
Cr
V
Ti
прочие
ИЧ310Х24М2Ф4ТР
2,9-3,2
0,4-0,6
0,4-0,6
20-24
3,0-4,0
0,5-0,8
Mo 1,5-2,0
B 0,01-0,02
ИЧ300Ф7ДТР
2,8-3,0
0,4-0,6
0,4-0,6
-
6,7-7,4
0,3-0,4
Cu1,0-1,2 B 0,01-0,02
ИЧ300Х16Ф8
3,0-3,2
0,4-0,6
0,4-0,6
14-17
7,5-9,0
-
-
ИЧ240Х25ТБР
2,2-2,6
0,2-0,5
0,2-0,5
20-28
-
0,2-0,5
Nb0,3-0,6 B 0,01-0,03
ИЧ300Х24МФДР
2,9-3,2
до 0,6
0,1-0,5
21-26
0,3-0,7
-
Mo 0,4-1,0
Cu 0,4-0,8
B 0,005-0,017
Sb 0,01-0,018
ИЧ280Х25ГНТД
2,5-3,0
до 1,0
0,6-1,5
24-28
-
0,3-0,8
Ni 0,4-1,2
Cu 0,4-1,5
Sb 0,01-0,018
ИЧ300Х24ТР
2,8-3,2
до 0,5
0,2-0,6
20-26
-
0,6-1,0
Ca 0,005-0,01
B 0,005-
0,017
а б
в г
Рис.5.2. Микроструктура чугунов, х1000: а - ИЧ310Х24М2Ф4ТР, б - ИЧ300Ф7ДТР, в - ИЧ300Х16Ф8, г - ИЧ250Х23ТБР
Рис.5.3. Спектрограмма химического состава карбида хрома
Рис.5.4. Спектрограмма химического состава карбида ванадия
Эти карбиды в сочетании с аустенитом образуют при кристаллизации двойные эвтектики А + VC и А + (Fe, Cr, V)xCy и тройную эвтектику А + (Fe, Cr, V)xCy + VC. Преобладающей фазой в тройной эвтектике является карбид (Fe, Cr, V)xCy. Карбиды ванадия располагаются на эвтектических карбидах хрома.
Износостойкость данных чугунов зависит от карбидной составляющей (природы, морфологии, степени дисперсности). Именно карбиды определяют специфические свойства этих белых износостойких чугунов.
Дополнительное легирование молибденом, медью, титаном, ниобием и бором повышают свойства чугунов.
Обладая большим сродством к углероду, чем хром, титан при кристаллизации расплава образует многочисленные карбиды. Образование специальных карбидов титана приводит к увеличению концентрации хрома в твердом растворе. Это способствует повышению износостойкости.
Кроме того, титан с ванадием образует комплексный карбид (рис. 5.5). Образование в структуре чугунов комплексных карбидов (Ti, V)C компактной формы приводит к повышению износостойкости. Микротвердость карбидов ванадия 20000-22000 МПа, у комплексных карбидов микротвердость выше до 27500 МПа. Кроме того, повышение износостойкости происходит за счет выделения устойчивых карбидов титана, размеры которых меньше размеров карбидов хрома, и они находятся, в основном, в виде изолированных включений.
Рис.5. 5. Спектрограмма химического состава карбида (Ti, V)C
Присутствие бора в чугунах повышает его прокаливаемость, измельчает зерно. Совместное присутствие титана и бора позволяет эффективно управлять процессами первичной и вторичной кристаллизации чугуна.
Ниобий в данных чугунах образует собственные карбиды. Карбиды ниобия мелкодисперсные, имеют твердость 3480 HV. Также они способны оказывать инокулирующее влияние на процесс кристаллизации и инвертирующее влияние на строение эвтектик.
Термическая обработка отливок занимает существенную долю в цикле изготовления деталей из специальных чугунов. Это довольно трудоемкая операция и требует дополнительного времени и энергетических затрат. Данные чугуны не требуют сложной термической обработки, достаточно лишь отпуска для снятия внутренних напряжений в отливках, это возможно благодаря высоким исходным свойствам чугунов в литом состоянии, достигаемым за счет оптимально подобранного легирования. В результате снижения затрат на термическую обработку себестоимость деталей из предложенных чугунов снижается.
Особенности легирования
Легирование является одним из методов управления процессами образования структуры и формирования свойств чугуна. Оно позволяет измельчать первичные структурные составляющие, получат
Особенности жидкого состояния
Природа жидкого состояния является одним из наиболее сложных объектов изучения теории агрегатного состояния металлов и сплавов. Среди множества теорий жидкого состояния широкое приз
Особенности термической обработки
Высокая эффективность термической обработки применительно к отливкам из легированных специальных чугунов делает её неотъемлемой частью всего технологического цикла изготовления изде
Изотермическая закалка
Изотермическая закалка заключается в последовательном проведении двух основных операций: 1) аустенизации, т. е. нагрева до температуры закалки и выдержки; 2) переохлаждения аустенита с последующим
Нормализация
Нормализация отливок из специальных чугунов заключается в нагреве до температур аустенизации, выдержки при этой температуре и спокойном охлаждении на воздухе.
При нормализации легированных
Улучшение
Улучшение отливок из легированных чугунов представляет собой сочетание полной закалки с высоким отпуском.
В практике термической обработки легированных чугунов улучшение ис
Процессы коррозии в чугуне
Причиной повышенной коррозии отливок из чугуна является образование гальванических пар из его структурных составляющих при контакте с агрессивной средой. При этом графит играет роль
Влияние химического состава на коррозионную стойкость
Хром относится к самопассивирующимся металлам. При механическом повреждении пассивной плёнки оксидов хрома она легко самопроизвольно восстанавливается. Пассивность хромистых чугунов
Влияние химического состава на структуру и свойства
В системе сплавов Fe – Si образуются следующие фазы:
- γ-фаза – твёрдый раствор кремния в γ- железе (максимальная растворимость кремния в γ- железе достигает 2,15 %);
Общая характеристика
Обычные низколегированные серый, ковкий, высокопрочный чугуны при нагреве в окислительной среде корродируют, а в результате графитизации увеличивают объем.
Специальные жар
Формирование структуры
Сплавы железа с алюминием, содержащие до 36 % Аl, образуют непрерывный ряд твердых растворов.
В системе Fe – Аl - С образуются углеродсодержащие фазы: графит, Fe3AlC
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 ч
Влияние кремния на структуру и свойства чугунов
При содержании 5,6 % Si чугун практически имеет однофазную ферритную матрицу и поэтому отличается высокой ростоустойчивостью. Окалиностойкость кремнистого чугуна связана с образован
Отливки из комплексно-легированных жаростойких чугунов
Кроме стандартных марок жаростойких чугунов для изготовления жаростойких отливок часто используют комплексно-легированные белые хромистые чугуны, которые одновременно являются жароп
Процессы абразивного изнашивания
Реальным условиям работы оборудования и инструмента при абразивном изнашивании соответствуют различные схемы внешнего силового нагружения. Все эти схемы можно систематизировать п
Влияние химического состава на свойства чугунов
Кремний в износостойких чугунах можно рассматривать как легирующий элемент, распределяющийся при кристаллизации между аустенитом и эвтектическим расплавом. Кремний повыша
Влияние структуры на износостойкость
Одним из важнейших факторов, определяющих сопротивление металлических сплавов изнашиванию, является их структурное состояние, а также свойства, взаимное расположение, количественно
Влияние карбидной фазы
Тип и морфология. В чугунах, содержащих до 7 % Сr, образуется легированный хромом цементит (Fe,Cr)3C. Хотя по мере увеличения содержания хрома в чугуне до 7 % микротвердость карб
Влияние металлической основы
Высокая износостойкость определяется также металлической основой, в которой закреплены карбиды.
В настоящее время нет единого мнения, какой должна быть металлическая матриц
Влияние термической обработки
Повысить механические свойства и износостойкость чугуна можно путем термической обработки. Высокая абразивная износостойкость белых чугунов обеспечивается только при мартенситной и
Общая характеристика
Антифрикционные сплавы, предназначенные для применения в узлах трения со смазкой, должны обеспечивать нормальную работу трущихся деталей как в период приработки, так и при последующей эксплуатации,
Применение
Валки с отбеленным рабочим слоем ЛП и ЛПМ. Эти валки имеют рабочий слой из белого чугуна, переходный слой, состоящий из половинчатого чугуна, и сердцевину из серого чугуна.
Особенности плавки и заливки форм
Плавка чугуна осуществляется при высоких температурах и сопровождается сложными физико-химическими процессами взаимодействия расплава, флюсов, шлаков, печных и атмосферных газов, фу
Литейные свойства специальных чугунов
Жидкотекучесть высокохромистых белых чугунов при оптимальных температурах заливки не уступает жидкотекучести обычного серого чугуна.
Линейная усадка белых чугунов составляет 1,8 - 2,2 %,
Механическая обработка отливок
Механическая обработка отливок из специальных чугунов очень трудоемкая операция. Наиболее трудно обрабатываются отливки из белых износостойких чугунов.
Обрабатываемость бел
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов