ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова», Магнитогорск, Россия:

В. М. Колокольцев, докт. техн. наук
Е. В. Петроченко, докт. техн. наук, e-mail: evp3738@mail.ru

О. С. Молочкова, канд. техн. наук

В статье приведены результаты комплексных исследований влияния химического состава и температурных режимов охлаждения металла в литейной форме на фазовый состав, структуру, износостойкость, жаростойкость (окалиностойкость и ростоустойчивость) и механические свойства белых чугунов системы Cr–Mn–Ni–Ti. С целью определения рационального содержания углерода, хрома, марганца, никеля и титана, обеспечивающего максимальную жароизносостойкость, был спланирован и проведен дробный факторный эксперимент типа ДФЭ 25-2. Определен оптимальный состав жароизносостойкого чугуна, изучены фазовый состав оксидных слоев, структура поверхности оксидных слоев, распределение элементов между структурными составляющими сплава и на поверхности окисления. Исследован химический состав оксидных и подоксидных слоев чугунов. Установлено, что распределение элементов по глубине слоев определяется составом сплава и условиями охлаждения. Выявлены различные типы оксидных слоев чугуна после испытаний на окалиностойкость. Показано, что первичная литая структура чугунов при одном и том же химическом составе влияет на строение оксидных слоев, а состав оксидной пленки зависит от распределения легирующих элементов в поверхностном слое чугунов. Таким образом, окалиностойкость зависит не только от химического состава сплава, но и от условий охлаждения металла в литейной форме, так как изменение скорости охлаждения при затвердевании влияет на количество и плотность эвтектики, химический состав металлической основы, карбидов и эвтектики.

1. Сильман Г. И. Термодинамика и термокинетика структурообразования в чугунах и сталях. — М. : Машиностроение, 2007. — 302 с.
2. Гуляев Б. Б. Синтез сплавов. (Основные принципы. Выбор компонентов). — М. : Металлургия, 1984.
3. Ри Э. Х, Ри Хосен, Колокольцев В. М., Петроченко Е. В. и др. Комплексно-легированные белые чугуны функционального назначения в литом и термообработанном состояниях. — Владивосток : Дальнаука, 2006. — 275 с.
4. Жуков А. А., Сильман Г. И., Фрольцов М. С. Износостойкие отливки из комплексно-легированных белых чугунов. — М. : Машиностроение, 1984. — 104 с.
5. Бобро Ю. Г. Легированные чугуны. — М. : Металлургия, 1976. — 288 с.
6. Гарбер М. Е. Износостойкие белые чугуны: свойства, структура, технология, эксплуатация. — М. : Машиностроение, 2010. — 280 с.
7. Цыпин И. И. Белые износостойкие чугуны — эволюция и перспективы // Литейное производство. 2000. № 9. С. 15–16.
8. Bedolla-Jacuinde A., Aguilar S. L., Hernandez B. Eutectic Modification in a Low-Chromium White Cast Iron by a Mixture of Titanium, Rare Earths and Bismuth: I. Effect on Microstructure // Journal of Materials Engineering and Performance. 2005. Vol. 14(2). P. 149–157.
9. Neville A., Reza F., Chiovelli S., Revega T. Characterization and Corrosion Behavior of High-Chromium White Cast Irons // Journal Metallurgical and Materials Transactions A. 2006. Vol. 37F. P. 2339–2347.
10. Karantzalis A. E., Lekatou A., Kapoglou A., Mavros H., Dracopoulos V. Phase Transformations and Microstructucal Observations During Subcritical Heat Treatments of a High-Chromium Cast Iron // Journal of Materials Engineering and Performance. 2012. P. 1030–1039.
11. Sain P. K., Sharma C. P., Bhargava A. K. Microstructure Aspects of a Newly Developed, Low Cost, Corrosion-Resistant White Cast Iron // Journal Metallurgical and Materials Transactions A. 2013. Vol. 44F. P. 1665–1671.
12. Yoganandh J., Natarjan S., Kumaresh S. P. Babu. Erosive Wear Behavior of Nickel-Based High Alloy White Cast Iron Under Mining Conditions Using Orthogonal Array // Journal of Materials Engineering and Performance. 2013. Vol. 22(9). P. 2534–2540.
13. Колокольцев В. М., Петроченко Е. В., Соловьев В. П., Цыбров С. В. Специальные чугуны. Литье, термическая обработка, механические свойства : учеб. пособие / под ред. В. М. Колокольцева — Магнитогорск : ГОУ ВПО «МГТУ», 2009. — 187 с.
14. Петроченко Е. В., Молочкова О. С. Анализ взаимосвязи химического состава, условий охлаждения при затвердевании с особенностями строения сплавов, окисленной поверхности и свойствами комплексно-легированных белых чугунов // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2011. № 4(36). С. 50–53.
15. Петроченко Е. В. Особенности кристаллизации, формирования структуры и свойств износостойких и жаростойких чугунов в различных условиях охлаждения: дисс. … докт. техн. наук. — Магнитогорск, 2012. — 310 с.
16. Колокольцев В. М., Петроченко Е. В., Молочкова О. С. Влияние химического состава, условий охлаждения при затвердевании на структуру и свойства жароизносостойких комплексно-легированных железоуглеродистых сплавов // Технология металлов. 2013. № 1. С. 10–14.