ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова», Магнитогорск, Россия»:
В. М. Колокольцев, докт. техн. наук
Е. В. Петроченко, докт. техн. наук, эл. почта: opetrochenko@mail.ru

О. С. Молочкова, канд. техн. наук

Представлено комплексное исследование воздействия различных концентраций алюминия и скорости охлаждения металла в литейной форме на фазовый состав, структуру, износо- и жаростойкость (окалиностойкость и ростоустойчивость) и механические свойства белого чугуна системы Cr–Mn–Ni–Ti. Рассмотрены структура поверхностных оксидных слоев, микрораспределение химических элементов между структурными составляющими сплава и на окисленной поверхности. Приведен химический состав оксидных и подоксидных слоев сплавов. Отмечено, что состав сплава и условия охлаждения влияют на распределение элементов по глубине этих слоев. Показано, что участки поверхности оксидного слоя, которые образовались на эвтектике, преимущественно содержат марганец (более 30 %), алюминий (около 10 %) и хром (6 %). Марганец имеет большее сродство к кислороду, чем хром и железо. При высокотемпературном газовом окислении он способствует повышению числа дефектов (поры, микротрещины, катионные вакансии) в оксидной пленке, ее проницаемость увеличивается, что негативно сказывается на сопротивлении металла дальнейшему разрушению под действием окисления. Алюминий благоприятно влияет на образование тонких защитных пленок шпинельного типа (плотное вещество с хорошей адгезией к металлу) с минимальной концентрацией дефектов, диффузия сквозь такую оксидную пленку крайне затруднительна. Таким образом, в участках окисленной поверхности, образовавшихся над дендритами аустенита, пленка тонкая из-за высокого содержания алюминия в ней, а в участках, соответствующих эвтектике, пленка пористая, и толщина ее растет. По результатам исследований можно сделать вывод, что окалиностойкость является структурно-чувствительным свойством.

1. Сильман Г. И. Термодинамика и термокинетика структурообразования в чугунах и сталях. — М. : Машиностроение, 2007. — 302 с.
2. Жуков А. А., Сильман Г. И., Фрольцов М. С. Износостойкие отливки из комплексно-легированных белых чугунов. — М. : Машиностроение, 1984. — 104 с.
3. Ри Э. Х., Ри Х., 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. Гарбер М. Е. Износостойкие белые чугуны: свойства, структура, технология, эксплуатация. — М. : Машиностроение, 2010. — 280 с.
5. Цыпин И. И. Белые износостойкие чугуны — эволюция и перспективы // Литейное производство. 2000. № 9. С. 15–16.
6. Бобро Ю. Г. Легированные чугуны. — М. : Металлургия. 1976. — 288 с.
7. Гольдштейн Я. Е., Мизин В. Г. Инокулирование железо-углеродистых сплавов. — М. : Металлургия, 1993. — 416 с.
8. 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.
9. Yoganandh J., Natarjan S., Kumaresh Babu S. P. 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.
10. Zhenting W., Hongming G. Investigation on microstructure and wear resistance of the new Cr-W-Mo-V high-alloy wear resistant cast iron. Advanced Materials Research. 2015. Vol. 1061–1062. P. 670–673.
11. Kawalec M. The spheroidization of VC carbides in high-vanadium cast iron // Archives of Foundry Engineering. 2011. Vol. 11 (spec. 3). P. 111–116.
12. Wang Z. H., He D. Y. et all. Effect of vanadium on property of Fe–Cr–C hard-facing alloy [J] // Transactions of the China Welding Institution. 2010. Vol. 31(9). P. 61–63.
13. Kawalec M., Corny M. Alloyed white cast iron with precipitation of spheroidal vanadium carbides VC. Archives of Foundry Engineering. 2012. Vol. 12(4). P. 95–100.
14. Kolokoltsev V. M., Konopka Z., Petrochenko E. V. Zeliwo specjalne rodzaje, odlewanie, obrobka, cieplna, wtasciwosci. Czestochowa. 2013. — 185 р.
15. Колокольцев В. М., Петроченко Е. В. Металлургические и металловедческие аспекты повышения функциональных свойств литых изделий из белых чугунов // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2014. № 4 (48). С. 87–98.
16. Kolokoltsev V. M., Petrochenko E. V. Structure features and properties of high-alloy white irons // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2013. № 5 (45). С. 3–8.
17. Колокольцев В. М., Конопка З., Петроченко Е. В. Cтруктура и свойства белых чугунов разных систем легирования // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2014. № 1 (45). С. 19–23.
18. Петроченко Е. В. Особенности кристаллизации, формирования структуры и свойств износостойких и жаростойких чугунов в различных условиях охлаждения : дис. ... д-ра техн. наук. — Магнитогорск, 2012. — 310 с.
19. 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.
20. 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.
21. Колокольцев В. М., Петроченко Е. В., Молочкова О. С. Особенности структуры и свойства жароизносостойких белых чугунов системы Cr–Mn–Ni–Ti // Черные металлы. 2016. № 3. С. 42–48.
22. Молочкова О. С. Выбор состава и исследование структуры, свойств жароизносостойких комплексно-легированных белых чугунов: дис. ... канд. техн. наук. — Магнитогорск, 2012. — 123 с.