Государственное высшее учебное заведение «Приазовский государственный технический университет», Мариуполь, Украина:

А. П. Чейлях, проректор по научно-педагогической работе, научный руководитель кафедры «Материаловедение и перспективные технологии», докт. техн. наук, профессор, эл. почта: cheylyakh_o_p@pstu.edu
И. М. Олейник, заместитель декана по учебной работе металлургического факультета, доцент кафедры «Материаловедение и перспективные технологии», канд. техн. наук, доцент

ООО «Метинвест Бизнес Сервис», Кривой Рог, Украина:

Я. А. Чейлях, руководитель Центра сервисного обслуживания персонала, канд. техн. наук, эл. почта: yan.cheylyakh@gmail.com

Уханьский университет науки и технологий, Ухань, Китайская Народная Республика:

Ву Кайминг, профессор и исполнительный директор, докт. техн. наук, эл. почта: wukaiming@wust.edu.cn

В исследованиях принимал участие Н. И. Ильичев.

Исследовано влияние хрома, марганца, углерода и режимов закалки на формирование структуры, метастабильность аустенита и свойства износостойких чугунов системы легирования Fe – Cr – Mn – C с небольшими добавками титана, меди, кремния в различных вариациях. В работе использованы металлографический, дюрометрический методы исследования, испытания на динамический изгиб, ударно-абразивную износостойкость. Установлены закономерности изменения фазового состава и микроструктуры под влиянием температуры нагрева под закалку в пределах от 920 до 1070 °C с охлаждением в песке. С ростом температуры нагрева под закалку в структуре чугунов увеличивается содержание аустенита и уменьшается содержание мартенсита закалки. Число карбидных фаз составов (Fe,Cr)₃C, (Cr,Fe)₇C₃, (Cr,Fe)₂₃C₆ и карбонитридов титана TiCN в зависимости от содержания углерода и легирующих элементов, а также температуры нагрева под закалку изменяется в пределах 20–35 %. Показан значительный вклад деформационных фазовых превращений: мартенситного, динамического деформационного старения, протекающих в поверхностных слоях в процессе испытаний в формировании ударно-абразивной износостойкости чугунов. Он характеризуется эффектами деформационного самоупрочнения, проявляющегося в повышении твердости поверхностного (рабочего) слоя в пределах HRC = 29 и релаксацией микронапряжений. При оптимальном соотношении легирующих элементов и под влиянием термической обработки обеспечивается формирование оптимальной мартенситно-аустенитно-карбидной метастабильной структуры, реализующей эффект деформационного самоупрочнения, существенно повышающий износостойкость исследованных чугунов. Разработанные чугуны оптимальных составов показали высокую экономическую эффективность при производстве рабочих органов дробеметов, пескометов, защитных футеровочных плит аглодоменного оборудования. Они могут быть рекомендованы для изготовления разнообразных быстроизнашивающихся деталей машин, работающих в условиях ударно-абразивного и абразивного изнашивания.

1. Комаров О. С., Садовский В. М., Урбанович Н. И. и др. Связь микроструктуры со свойствами высокохромистых чугунов // Металловедение и термическая обработка металлов. 2003. № 7. С. 20–23.
2. Петраков О. В., Поддубный А. Н. Структура белых износостойких легированных чугунов // Металловедение и термическая обработка металлов. 2007. № 8. С. 36–38.
3. Mohammadnezhad M., Javaheri V., Shamanian M., Nazeri M., Bahrami M. Effect of vanadium addition on microstructure, mechanical properties and wear resistance of Ni–Hard4 white cast iron // Materials and Design. 2013. Vol. 49. P. 888–893.
4. Shimizu K., Efremenko V. G., Cheiliakh A. P. et al. High-chromium cast irons: structure and properties. — Japan : Muroran Institute of Technology, 2018. — 207 p.
5. Бобырь С. В., Левченко Г. В., Петриченко А. А. Применение марганцовистых чугунов для изготовления износостойких деталей металлургического оборудования // Металл и литье Украины. 2006. № 5. С. 40–42.
6. Колокольцев В. М., Вдовин К. Н., Синицкий Е. В., Волков С. Ю. Влияние химического состава и условий охлаждения на микроструктуру и свойства белых легированных чугунов // Металлург. 2014. № 4. С. 71–74.
7. Могилатенко В. Г., Федоров Г. Е., Ямшинский М. М. и др. Повышение служебных характеристик хромомарганцевых чугунов // Литейное производство. 2008. № 8. С. 9–12.
8. Чейлях Я. А., Чейлях А. П. Влияние состава и режимов термической обработки на структуру, метастабильность аустенита и свойства износостойких чугунов // Металл и литье Украины. 2017. № 8-10. С. 70–77.
9. Filippov M. A., Nikiforova S. M., Shveykin V. P. et al. Heat treatment forming a dissipative metal base in wear resistant chromiumalloyed cast iron // Proceedings of the 12^th International Conference on Mechanics, Resource and Diagnostics of Materials and Structures (21–25.05.2018 Ekaterinburg). 2018. Vol. 2053, Iss. 1. 030016.
10. Емелюшин А. Н. Влияние титана и бора на износостойкость предназначенного для механической обработки неметаллических материалов инструмента из хромистых чугунов // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2000. № 2. С. 28–29.
11. ГОСТ 9450–76. Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников (с Изм. № 1, 2). — Введ. 01.01.1977.
12. ГОСТ 9013–59. Металлы. Метод измерения твердости по Роквеллу (с Изм. № 1, 2, 3, с Поправкой). — Введ. 01.01.1969.
13. ГОСТ 9454–78. Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах (с Изм. № 1, 2). — Введ. 01.01.1979.
14. ГОСТ 27674–88. Трение, изнашивание и смазка. Термины и определения. — Введ. 01.01.1989.
15. Вдовин К. Н., Горленко Д. А., Завалищин А. Н. Влияние промышленного отпуска на химический состав фаз в белом комплексно легированном чугуне // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2013. Т. 56. № 5. С. 54–57.
16. Lai J. P., Pan Q. L., Peng H. J. et al. Effect of Si on the Microstructure and Mechanical Properties of High-Chromium Cast Iron // Journal of Materials Engineering and Performance. 2016. Vol. 25, Iss. 11. P. 4617–4623.
17. Bedolla-Jacuinde A., Guerra F. V., Mejia I. et al. Boron effect on the precipitation of secondary carbides during destabilization of high-chromium white iron // International Journal of Cast Metals Research. 2016. Vol. 29, Iss. 1-2. P. 55–61.
18. Чейлях Я. А., Цуркан М. Л., Чейлях А. П. Функциональные материалы и технологии с эффектом самоупрочнения при эксплуатации и их экономическая эффективность // Металл и литье Украины. 2017. № 1. С. 20–29.