ПІДВИЩЕННЯ ЗНОСОСТІЙКОСТІ СПЛАВІВ ДЛЯ РОБОТИ В ЕКСТРЕМАЛЬНИХ УМОВАХ ТЕРМІЧНИМ ОБРОБЛЕННЯМ
DOI:
https://doi.org/10.20535/2519-450x.6.2015.63406Анотація
Дослідженнями механічних та експлуатаційних властивостей базових, мікролегованих і модифікованих чавунів з високим вмістом хрому та марганцю установлено, що такі матеріали можуть бути використаними для виготовлення литих деталей, які здатні працювати тривалий час в умовах інтенсивного абразивного і гідроабразивного зносу. Технологічні властивості цієї групи сплавів досліджено достатньо глибоко для того, щоб їх можна було б використовувати як матеріал для виготовлення деталей будь-яких розмірів і складності литтям. Що ж стосується впливу різних режимів термічного оброблення на оброблюваність виготовлюваних із них деталей на металорізальних верстатах, а також на їх експлуатаційні властивості інформації в технічній літературі обмаль. Отже дослідження щодо впливу термічного оброблення на покращання експлуатаційних властивостей і механічного оброблення таких чавунів є досить актуальними.
Метою цієї роботи є дослідження впливу режимів термічного оброблення на покращання оброблюваності виготовлюваних із хромомарганцевих чавунів литих деталей на металорізальних верстатах і підвищення експлуатаційних характеристик. Об’єктом дослідження є процеси термічного оброблення базового та мікролегованих і модифікованих хромомарганцевих зносостійких чавунів. Предметом дослідження є хімічний склад, структура, твердість і зносостійкість чавунів до та після термічного оброблення.
Термічне оброблення – одна із найважливіших технологічних операцій у загальному технологічному процесі виготовлення деталей із зносостійких високохромистих чавунів, яка значною мірою визначає можливість їх механічного оброблення та експлуатаційні характеристики деталей. Для виконання операцій механічного оброблення деталі з високохромистих чавунів піддають відпалу для зниження твердості та покращання оброблюваності. На практиці часто після механічного оброблення такі деталі не піддають гартуванню на повітрі для отримання мартенситної структури, а відправляють їх на експлуатацію, що практично втроє знижує потенційну зносостійкість цих сплавів. Очевидно, що деталі із хромомарганцевих сплавів необхідно піддавати гартуванню після механічного оброблення для надання їм високої твердості. Зазначений режим термічного оброблення слід застосовувати і для виливків із цих сплавів, які не піддають механічному обробленню.
Досліджено вплив різних режимів відпалу на твердість і структуру шести варіантів хромомарганцевого чавуну базового складу та додатково мікролегованого й модифікованого титаном, ванадієм, бором і РЗМ. Установлено, що твердість литих зразків, виготовлених із різних чавунів, знаходиться в межах 49…56 HRC, причому вона мало залежить від вмісту вуглецю, кремнію, хрому та модифікувальних добавок. Основним елементом, який впливає на твердість зразків у литому стані, є марганець.
Після відпалу (нагрівання до температур 840 та 900 °С, витримування протягом години та охолодження разом з піччю) твердість чавунів зменшується несуттєво. Найтехнологічнішим серед досліджених режимів термічного оброблення виявився ступінчастий відпал. Твердість хромомарганцевих чавунів після ступінчастого відпалу знаходиться в межах 39,5…55,0 HRC, причому найнижчу твердість мають зразки з найменшим вмістом марганцю, а найвищу – з максимальним його вмістом. Твердість чавуну різних плавок після термічного оброблення знаходиться практично в прямолінійній залежності від вмісту марганцю і мало залежить від вмісту інших елементів у межах зміни хімічного складу. Із підвищенням вмісту марганцю від 2,5 до 4,4 % твердість термооброблених зразків зростає з 39,5 до 55 HRC.
Структура зразків у литому стані складається переважно з первинних дендритів аустеніту та евтектики γ + (Cr, Fe, Mn)7C3. Різницю твердості литих зразків можна пояснити різною кількістю аустеніту внаслідок різного вмісту марганцю, оскільки останній його стабілізує. Аустеніт чавунів з мінімальним вмістом марганцю під час ступінчастого відпалу розпадається повністю на зернистий перліт – м’які продукти розпаду – різної дисперсності, що призводить до зниження твердості до 39…40 HRC. Чавуни з такою твердістю уже можуть задовільно оброблятись на металорізальних верстатах за традиційними технологіями, що підтверджено відповідними випробовуваннями.
Отже за даними впливу різних режимів відпалу можна зробити наступні висновки:
– для деталей, що потребують механічного оброблення, необхідно застосовувати чавуни із зниженим вмістом марганцю (до 2,5…2,7 %);
– для зниження твердості хромомарганцевого чавуну до рівня 40 HRC і нижче його необхідно піддавати відпалу за одним із наступних режимів:
1) нагрівання до температури 840 °C (± 20 °), витримування протягом однієї години, охолодження в печі із швидкістю не вищою за 40 °С/год;
2) нагрівання до 870 °С, витримування протягом 1 год, охолодження з піччю до 610 °С, витримування протягом 3 год, нагрівання до 690 °С, витримування протягом 2 год і охолодження з піччю (ступінчастий відпал);
Для досягнення максимальної твердості та зносостійкості хромомарганцевих чавунів їх необхідно гартувати з температур 900…950 °С на повітрі.
Рекомендовані чавуни мають задовільні ливарні властивості. Рiдкотекучiсть цих чавунів задовольняє вимогам щодо заливання форм, навіть під час виробництва тонкостінних та складних за конфiгурацiєю виливків. За температури заливання форм 1400 ºС, чавуни мають рiдкотекучiсть 500...580 мм. Така рiдкотекучiсть перевищує рiдкотекучiсть вуглецевої сталi та трохи поступається рiдкотекучостi сірого чавуну. Лiнiйна усадка рекомендованих чавунів складає 1,72...2,20%, що вище, ніж сірого чавуну, i є приблизно такою, як середньовуглецевих сталей.
Отже, за сукупністю ливарних властивостей рекомендовані чавуни є перспективними матеріалами для виготовлення зносостійких деталей, що працюють в екстремальних умовах, методами лиття.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2016 Нові матеріали і технології в машинобудуванні
![Creative Commons License](http://i.creativecommons.org/l/by-nc-nd/4.0/88x31.png)
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Етика автора:
- Автор (або колектив авторів) несе (чи) відповідальність за новизну і достовірність результатів наукового дослідження. Автори статті повинні надавати достовірні результати проведених досліджень. Завідомо неправдиві або сфальсифіковані затвердження неприйнятні.
- Автори повинні гарантувати, що результати дослідження, викладені в поданій рукописи, повністю оригінальні.
- Запозичені фрагменти або твердження повинні бути оформлені з обов'язковим зазначенням автора та першоджерела.
- Неетичні і неприйнятні надмірні запозичення, а також плагіат в будь-яких формах, включаючи неоформлені цитати, перефразування або привласнення прав на результати чужих досліджень.
- Необхідно визнавати внесок всіх осіб, так чи інакше вплинули на хід дослідження, зокрема, в статті повинні бути представлені посилання на роботи, які мали значення при проведенні дослідження.
- Співавторами статті повинні бути вказані всі особи, які внесли істотний внесок у проведення дослідження.
- Автори не повинні надавати в журнал рукопис, яка була відправлена в інший журнал і знаходиться на розгляді, а також статтю, вже опубліковану в іншому виданні.
Етика редакції:
- Редакція несе відповідальність за оприлюднення авторських творів. При прийнятті рішення про публікацію редактор журналу керується достовірністю представлення даних і наукової значимістю даної роботи.
- Редактор повинен оцінювати інтелектуальний зміст рукописів. Виходячи з принципів конфіденційності неопубліковані дані, отримані з представлених до розгляду рукописів, не повинні використовуватися для особистих цілей або передаватися третім особам без письмової згоди автора.
- Редактор не повинен допускати до опублікування інформацію, якщо є достатньо підстав вважати, що вона є плагіатом.
Етика публікацій:
Журнал є виданням відкритого доступу. Всі статті вільні для перегляду, читання, завантаження та друку.
Матеріали приймаються українською, російською або англійською мовами і відповідно публікуються мовою оригіналу.