Введение к работе
Актуальность работы определяется заменой дорогостоящих знсохохромлстых и хромоникелевых чугунов белыми -'чугуна-ми, экономнолегированными хромой (до 10$) в качества материала для металлургического инструмента, такого как валки ь оправки прокатных станов, ролики правильних малик, Позыше-ние долговечности л снижение себестоимости металлургического инструмента является одной из важных проблем современной металлургии.
Для износостойких отливок з зарубежной и отечественной практике применяют белые высокохромистые (более 17$) чугуны: чугуик типа "Клаймкс" с содержанием 12-30 Сг; сплавы XI4 и Х28 (ГОСТ 77-6982). При рекордной износостойкости а условиях абразивного износа эта группа чугунов имев? пониженную прочность в связи с большим объемом карбидной фазы.
Вторую группу составляют износостойкие хромистые чугуны с содержанием хрома до 2% и никеля до 4%, Эти чугуни широко применяют при отливке прокатных, мельничных и бумагоделательных валков. Они характеризуются неравномерной износостойкостью по сачешне заготовки из-за частичной гранитизации. Опасность графитизации небольшого отбеленного слоя исключает также возможность применения термической обработки для улучшения структуры и свойств, -
Экономно легированные чугуны типа ЧХЗ с содержанием хрома до 3% и кремния до 3,8$ широко применяются для поршней и поршневых колец, однако их прочность и износостойкость низки из-за высокого содержания в их структуре графи-8 та.
Отмеченные недостатки по структуре и свойствам применяемых чугунов могут быть устранены путем оптимизации химического состава белых чугунов с содержанием хрома от 4 до 10$. Уровень механических и технологических свойств таких чугунов зависит от содержания в них углерода и хрома, а также от режимов термической обработки и применения пластической деформации. В литература систематические исследования этой группы чугунов отсутствуют.
Целью работы являлась разработка состава износостойкого белого чугуна повышенной прочности к технология изготовления заготовок для прокатных валков и другого металлургического инструмента.
Для достижения этой цели поставлены следующие задачи:
-
Изучение влияния содержания и соотношения концентраций углерода и хрома на разовый состав, структуру и свойства белого чугуна.
-
Разработка режимов отжига белого чугуна с содержанием хрома до 10%, обеспечивающих повышение прочностных свойств и стабильность эксплуатационных свойств.
-
Оценка возможности использования пластической деформации для воздействия на структуру ледебурита белого чугуна оптимального состава.
-
На основе результатов исследований - разработка технологии изготовления металлургического инструмента из белого хромистого чугуна и промышленное опробование этого инструмента.
На защиту выкосятся:
Результаты исследования фазового состава, структуры и свойств сплавов, содержащих углерод от 2 до 2,8,. хрома от 4 до 10%, легированных Мо до 0,3% и V до Q,23#P позволившие рекомендовать состав сплава с наилучшим комплексом механических и технологических свойств.
Данные изучения процессов растворения и коагуляции карбидных частиц, с использованием которых обоснованы параметры отжига для получения равномерно распределенных частиц карбидной фазы типа Ме3С со средним диаметром 0,5-0,6 мкм и составляющих 50% от общего объема частиц карбидной фазы.
Результаты исследования зависимости прочностных свойств отлшок от скорости кристаллизации, позволившие выявить наиболее эффективннй способ получения высокопрочных заготовок -
центробежное литье.
Обоснование целесообразности дополнительного сфероида зирущего отжига (нагрев до 840С, выдержка I час; охлаждение с печью до 790С; охлаждение до 650С со скоростью 30/ifас.; далее охлаждение на воздухе) для центробежных отливок, полученных со скоростью кристаллизации 20/мян.. '
Результаты изучения влияния пластической деформации на структуру ледебурита хромистого чугуна, показавшие,что протяжка на молоте со степенью деформации 40$ повышает его прочность на 35$ по сравнению с литым состоянием.
Научная новизна состоит в том„ что:
определено оптимальное соотношение С/Сг - Q?6-0,5, при котором обеспечивается формирование з структуре белого чугуна с содержанием хрома 5-6 и молибдена 0,25^5 мелкодисперсных частиц карбида №%> образующихся а процессе кристаллизации и при фазовых превращениях в твердом состоянии. Этот карбид, в котором растворяется хром, молибден, .адлззе и марганец, повышает показатели прочности чугуна вследствие измельчения литого зернеГаустенита и ледебуритной составляющей, а также обеспечивает длительную теплостойкость (НИЗ 57 после 100-час. выдержка при 540С) за счет сохранения диспврности частиц этого карбида;
установлено, что с увеличением диспврности и равномерности распределения вторичных частиц карбидной фазы типа
е МвдС повышается стабильность прочностных характеристик и износостойкость белого хромистого чугуна;
обоснована необходимость дополнительного сфероидизи-рующего отжига отливок этого чугуна, полученных со скоростью кристаллизации выше 20%для повышения эксплуатационных свойств и улучшения обрабатываемости резанием;
разработаны параметры пластической деформации (протяжка на молоте), позволившие повысить уровень прочностных свойств на 35J5.
Практическая ценность работы заключается в том, что:
- полученные экспериментальные данные позволили разра
ботать состав белого чугуна, который рекомендован для смен
ных деталей металлургического оборудования;
-. разработана технология получения центробежно-литых заготовок массой от 150 до 600 кг;
разработаны режимы отжига, обеспечивающего повышение стабильности эксплуатационных свойств для разных видов отливки;
разработана технология протяжки отливок чугуна оптимального состава на молоте и режимы отжига после пластической деформации.
Результаты опытно-промышленного опробования показали перспективность применения разработанных составов белого чугуна в условиях горячего износа (для валков) и высоких хонтакткых нагрузок {для проходных резцов).
Апробация работы. Основные результаты дисоертации докладывались наг
конференции молодых ученых ИМЕТ и МИСиС "Новые процессы получения, обработки и методы исследования металлических материалов", 1989 г.
Всесоюзной конференции "Структура и методы исследования легированных сталей", Киев, 1991.
Публикации. По теме диссертации имеется 3 публикации.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка используемой литературы. Работа изложена на 137 страницах машинописного текста, содержит 42 рисунка, 23 таблицы, список литературы из 128 наименований.
