ВЛИЯНИЕ БОРА НА ПАРАМЕТРЫ КАРБИДНОЙ ФАЗЫ ВЫСОКОХРОМИСТЫХ КОМПЛЕКСНО-ЛЕГИРОВАННЫХ ЧУГУНОВ

Петроченко Е.В.¹, Ахметова А.А.², Шилова А.В.³, Ахмеева З.Р.⁴

¹Доктор технических наук, профессор,

²аспирант,

^{3, 4}студент,

ФГБОУ ВПО МГТУ им. Г.И.Носова

ВЛИЯНИЕ БОРА НА ПАРАМЕТРЫ КАРБИДНОЙ ФАЗЫ ВЫСОКОХРОМИСТЫХ КОМПЛЕКСНО-ЛЕГИРОВАННЫХ ЧУГУНОВ

Аннотация

Изучено влияние бора на параметры карбидной фазы, морфологию карбидов высокохромистого комплексно-легированного белого чугуна.

Ключевые слова: Бор, параметры карбидной фазы, комплексно-легированный чугун.

Petrochenko E.B.¹, Akhmetova A.A.², Shilova A.V.³, Ahmeeva Z.R.⁴

¹Doctor of technical science, professor,

²post graduate student,

^3,4students,

Magnitogorsk State technical University after by Nosov G.I.

THE EFFECT OF BORON ON THE PARAMETERS OF THE CARBIDE PHASE HIGH-CHROMIUM COMPLEX ALLOY CAST IRON

Abstract

The effect of boron on the parameters of the carbide phase morphology of the carbides of high-chromium complex alloy cast iron.

Keywords: boron, structure, cast iron

Комплексно-легированные белые чугуны (КЛБЧ)  как конструкционный и инструментальный материал находит широкое применение во всех отраслях машиностроения. Это предопределяет широкий интерес, который все больше проявляется в последние годы к совершенствованию структуры и свойств этих сплавов.

Несмотря на то, что КЛБЧ представляют собой чрезвычайно важный класс материалов, характеризующийся сочетанием уникальных свойств, таких как высокая износостойкость в условиях интенсивного абразивного изнашивания (в несколько раз превосходящая износостойкость легированных сталей, технологичность и экономичность в производстве), вопросы структурообразования этих чугунов недостаточно изучены.

Перспективным для увеличения срока службы деталей машин и инструментов, подвергающихся интенсивному абразивному изнашиванию при повышенных температурах является применение для их изготовления высокохромистых КЛБЧ. Подобные сплавы обладают повышенным комплексом механических и специальных свойств, таких как окалиностойкость, ростоустойчивость и износостойкость. Дальнейшего повышения свойств этих сплавов можно достигнуть за счет дополнительного микролегирования бором.

Одним из основных факторов, от которого зависят износостойкость и жаростойкость, являются характеристики карбидной фазы КЛБЧ.

В настоящей работе изучили влияние бора в количестве 0,005%, 0,01%, 0,02%, 0,03% на параметры карбидной фазы сплавов системы Fe-C-Cr-Mn-Ni-Ti-Al-Nb. Количественный анализ карбидной фазы проводили на анализаторе изображений Tixomet Pro.Результаты количественного анализа представлены в таблице. Сплавы заливали в сухую, сырую песчано-глинястые формы и чугунный кокиль. Это обусловило различные условия охлаждения.

В качестве исходного состава был выбран чугун, легированный хромом, марганцем, алюминием, ниобием, титаном, никелем. Данный чугун был разработан для работы в условиях повышенного абразивного изнашивания при высоких температурах [1, 2]. Структура этого чугуна представляет собой карбиды типа МС, дендриты аустенита и аустенитохромистокарбидную эвтектику.

Таблица 1 - Количественный анализ карбидной фазы типа МС

Состав	Тип формы	Параметры карбидной фазы
		Объёмная доля МС, %	Длина включений, L, мкм	Площадь включений, А, мкм2	Расстояние между карбидами МС, мкм
ИЧ220Х18Г4Ю2Б2НТ	сухая	3,38	4,45	22,4	96
	сырая	2,3	5,2	22	156
	кокиль	5,4	2,1	4,5	28
0,005% В	сухая	1,01	0,769	1,2	157
	сырая	1,33	1,99	4,45	159,7
	кокиль	0,983	1,019	0,9	89,3
0,01% В	сухая	0,85	2,07	4	229,9
	сырая	0,76	1,65	3,04	248,5
	кокиль	0,67	0,99	0,92	136,7
0,02% В	сухая	0,56	1,52	2,13	253
	сырая	1,25	1,96	3,58	148,7
	кокиль	0,84	0,901	0,78	108,6
0,03% В	сухая	1,12	1,51	2,83	174,2
	сырая	1,37	0,82	1,56	138,2
	кокиль	1,384	1,31	1,63	81,7

С увеличением количества бора до 0,01% объемная доля карбидов уменьшается по сравнению с исходным чугуном с 2,3-5,4%, до 0,67-0,85%, а при микролегировании 0,03%В увеличивается до 1,12-1,38% (рис. 1). Расстояние между карбидами с увеличением содержания бора до 0,01% возрастает с 28-156 мкм до 136-248 мкм, а при количестве бора 0,03% уменьшается до 81-174 мкм. Площадь карбидных включений, ее длина с увеличением скорости охлаждения уменьшается.

Рис. 1 - Объемная доля карбидов и расстояние между ними в зависимости от количества бора и скорости охлаждения

Микролегирование бором меняет морфологию карбидов МС с дендритной в исходном чугуне (рис. 2,а) на компактную форму (рис. 2,б). Располагаются карбиды МС преимущественно в эвтектике. Размеры дендритов аустенита с повышением содержания бора до 0,01% также уменьшаются, а потом увеличиваются при содержании бора 0,03%.

Рис. 2 - Карбиды МС до (а) и после (б) микролегирования бором

Проведенные исследования позволили установить характер влияния микролегирования бором на морфологию, объемную долю карбидной фазы, длину, площадь карбидов и межкарбидное расстояние.

Литература

1. 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.
2. 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 МГТУ им. Г.И. Носова. 2011. № 4 (36) С. 50-53.