ЗНОСОСТІЙКІ ЛИТІ КОМПОЗИТНІ МАТЕРІАЛИ, ОТРИМАНІ НА ОСНОВІ СІРИХ ЧАВУНІВ

Анотація

В сучасному матеріалознавстві чавунів є актуальним напрямок створення на їх основі литих композитних матеріалів (ЛКМ). Причому перспективними являються дослідження з формування гетерогенних структур сплавів ендогенного походження [1].
Для створення динамічних структур та реалізації процесів дисипації як в твердих, так і в рідких розчинах, в роботі використовували легування чавунів міддю в кількостях 6...10 % за масою, а також застосування методів термочасової обробки розплавів. Як відомо така кількість міді сприяє мікророзшаруванню в рідких розчинах Fe-C сплавів [2].
Впорядкування процесів розшарування металевої системи реалізували термочасовою обробкою, чим, в першу чергу досягали кристалізації графітної фази. З цією метою розплави модифікували магнієвими лігатурами та захолоджували порціями електротехнічної міді. В експериментах передбачали, що збіднені на вуглець об'єми розплаву чавуну навколо графітних кристалітів будуть виступати акцепторами атомів міді з утворенням рідкої мідистої фази у вигляді оболонки.
В дослідженнях встановлено, що мікрокристаліти графіту виступають об'єктами, що перешкоджають макроразшаруванню розплавів чавуну по міді та явищу седиментації рідкої міді. Структурний стан виливок з Сu-чавунів характеризується яскраво вираженою гетерогенністю металевої системи, що пов’язано з появою високомідистої e-фази як відомої морфології, так і нової її форми, що фіксується навколо первинних кристалітів графіту у вигляді потовщеної оболонки чи, загалом, сферичного утворення (рис.1). По-суті в структурі Cu-чавунів з’являються нові сферичні включення Г+e, які суттєво відрізняються за хімічним складом та структурно-механічним станом від металевої матриці і графіту.
Рис.1. Оболонка e-фази навколо кристалітів графіту Cu-чавуну. ´500.

Такий структурний стан Cu-чавунів обумовлює якісну зміну як експлуатаційних, так і технологічних властивостей ЛКМ. В експериментах встановлене значне підвищення зносостійкості Cu-чавунів в умовах тертя ковзання, в порівнянні з добре відомими антифрикційними чавунами та деякими ЛКМ екзогенного походження. Крім того, розроблені ЛКМ характеризуються підвищеною пластичністю та здатністю до деформаційного зміцнення. Це дозволяє застосовувати методи обробки тиском для отримання трибовиробів.
Таким чином, присутність сфероїдів Г+e в Cu-чавунах відкриває багато можливостей щодо керування їх властивостями у виливках. Зокрема, останніми дослідженнями показана здатність до поглинання e-фазою елементів, що сприяють підвищенню її триботехнічних параметрів: Sn, Pb, Zn, P. Отже, якісно та кількісно змінюючи флуктуаційну ситуацію в рідких та твердих розчинах чавунів можна розширити області їх застосування та отримати ЛКМ з широкою гамою властивостей.