ИЗНОСОСТОЙКИЕ СПЛАВЫ ДЛЯ ДЕТАЛЕЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Анотація

Для деталей металлургического оборудования, работающих в условиях интенсивного абразивного износа в условиях высоких температур (до 1100ºС) традиционно применяют высоколегированные сплавы. При этом, степень их легирования и морфология структурных составляющих определяют надёжность и долговечность работы отдельных деталей и узлов.
Исследовали влияние легирующих элементов на структурообразование, механические и эксплуатационные свойства высоколегированных феррито-карбидных сплавов 100Х27С2Л и 100Х27Н3С2Л. Изучали влияние углерода, хрома, кремния и никеля в пределах: 0,3%≤С≤1,2%, 18,0%≤Cr≤28,0%, 0,5%≤Si≤2,5%,
0,4%≤Ni≤12,0%.
Рентгеноструктурный анализ исследуемых сплавов проводили на дефрактометре ДРОН-3М в фильтрованном кобальтовом излучении при режимах съёмки U=26kV, I=15mA. Сканирование проводили со скоростью 1 град/мин при пределах излучения 4·104 имп/с с постоянной времени 2,5 с. По результатам съёмки проводили качественный фазовый анализ, с помощью которого идентифицировали фазы аустенита, феррита, карбидных включений и интерметаллидных соединений.
С использованием рентгенографического прибора Jeol 5 исследовали морфологию карбидов и пограничные зоны структурных составляющих в системах карбид - феррит и интерметаллид-феррит. Металлографические исследования проводили с использованием оптических микроскопов МИМ-8М и МБИ-6 на образцах металла до и после высокотемпературных (1100ºС) испытаний.
Результаты исследований позволили изучить процессы коалесценции и сфероидизации карбидов. Коалесценция карбидных частиц начиналась одновременно с их сфероидизацией и продолжалась после ее завершения. Однако, с заметной скоростью она происходила только при высоких температурах, когда диффузионная подвижность углерода увеличивалась. Диффузия углерода от мелких к крупным частицам карбидов создавала условия для пересыщения им аустенита на границах с карбидной фазой. В результате наблюдалось постепенное растворение мелких частиц карбидов и рост крупных.
Межфазные зоны в системах карбид-феррит и интерметаллид–феррит были обеднены легирующими элементами и интенсивно окислялись в условиях высоких температур. Вводимые элементы - кремний и никель - действовали не однозначно. Кремний, концентрируясь на границе карбидной фазы, снижал скорость коррозии металла. Никель, как элемент не склонный к пассивации, в изучаемых пределах на коррозионные процессы практически не влиял.
В результате проведенных исследований установлены оптимальные содержания легирующих элементов в сплавах и предложены новые феррито-карбидные сплавы для деталей горно-обогатительного оборудования, обеспечивающие надежную и долговечную работу.