Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова, Магнитогорск, Россия

В. М. Колокольцев, советник при ректорате, докт. техн. наук, профессор
Е. В. Петроченко, профессор кафедры литейных процессов и материаловедения, докт. техн. наук, доцент, эл. почта: evp3738@mail.ru
О. С. Молочкова, доцент кафедры литейных процессов и материаловедения, канд. техн. наук, эл. почта: opetrochenko@mail.ru

Морфология первичных фаз (дендритов твердого раствора и карбидов) и эвтектик оказывают значительное влияние на механические и специальные свойства сплавов, такие как износостойкость, окалиностойкость и ростоустойчивость. Необходимые значения этих характеристик достигаются при определенных соотношениях размеров и форм структурных составляющих сплавов. В результате проведенных исследований выявили, что существует несколько эффективных методов управления параметрами первичной структуры сплавов для улучшения их механических и эксплуатационных свойств. Одним из таких методов является микролегирование, которое позволяет регулировать химический состав фаз и фазовые превращения в твердом состоянии путем введения небольшого количества активных элементов. Это способствует одновременному улучшению и повышению стойкости сплава к различным воздействиям. Вторым эффективным методом является модифицирование с целью изменения морфологии и размеров избыточных и эвтектических фаз в сплаве, оказывающее влияние на весь спектр свойств. Третьим эффективным методом является применение режимов регламентированного теплоотвода при кристаллизации, подразумевающего контролируемое охлаждение сплава после его плавления и формования с целью получения рационального распределения фаз и структурных составляющих. Комбинированное применение указанных методов позволяет создавать сплавы с уникальными свойствами, которые удовлетворяют требованиям различных промышленных отраслей. Развитие материаловедения позволяет предложить новые методы и подходы к управлению структурой и свойствами сплавов. Постоянные исследования и эксперименты открывают новые возможности для развития прогрессивных технологий в этой области. Модифицирование 0,02 % B привело к улучшению окалиностойкости в 3 раза, ростоустойчивость сплавов повысилась на 30 %, так как при температурах испытаний нет деградации структуры и вторичные карбиды выделились в литых сплавах при охлаждении.

1. Yun-Cheng Peng, Hui-Jin Jin, Jin-Hai Liu, Guo-Lu Li. Effect of boron on the microstructure and mechanical properties of carbidic austempered ductile iron // Materials Science and Engineering: A. 2011. Vol. 529. P. 321–325. DOI: 10.1016/j.msea.2011.09.034
2. Jumaev А. А. Сomparative study of the structure of castings from white wear resistant cast iron // International Journal of Advanced Research in Science, Engineering and Technology. 2018. Vol. 5. No. 12. P. 7575–7577.
3. Ямшинский М. М., Радченко К. С., Федоров Г. Е., Платонов Е. А. Служебные характеристики микролегированных и модифицированных белых чугунов // Литье и металлургия. 2013. № 4. C. 29–34.
4. Kopyciński D., Kawalec M., Szczęsny A., Gilewski R. et al. Analysis of the structure and abrasive wear resistance of white cast iron with precipitates of carbides // Archives of Metallurgy and Materials. 2013. Vol. 58. No 3. Р. 973–976.
5. Hou Y., Wang Y., Pan Z., Yu L. Influence of rare earth nanoparticles and inoculants on performance and microstructure of high chromium cast iron // Journal of Rare Earths. 2012. Vol. 30. P. 283–288.
6. Колокольцев В. М., Петроченко Е. В., Молочкова О. С. Влияние Al на фазовый состав, структуру и свойства жароизносостойкого чугуна системы Cr – Mn – Ni – Ti // Черные металлы. 2018. № 7. С. 6–11.
7. Kolokoltsev V. M., Petrochenko E. V., Molochkova O. S. Influence of boron modification and cooling conditions during solidification on structural and phase state of heat- and wear-resistant white cast iron // CIS Iron and Steel Review. 2018. Vol. 15. P. 11–15.
8. Sain P. K., Sharma C. P., Bhargava A. K. Microstructure aspects of a newly developed, low cost, corrosion- resistant white cast iron // Metall Mater. Trans. 2012. Vol. 44. No. 4. P. 1665–1672.
9. Жумаев А. А. Повышение механических и эксплуатaционных свойств износостойких белых чугунов // Механика и технология. 2023. № 10. C. 59–64.
10. Jiyang Z. Colour metallography of cast iron. I // China Foundry. 2011. Vol. 8. No. 3. P. 337–349.
11. Jiyang Z. Colour metallography of cast iron. II // China Foundry. 2011. Vol. 8. No. 4. P. 447.
12. Pranav U., Agustina M., Mücklich F. A comparative study on the influence of chromium on the phase fraction and elemental distribution in as-cast high chromium cast irons: Simulation vs. experimentation // Metals. 2020. No. 12. P. 4–17.
13. Нетребко В. В. Особенности процессов образования карбидов и распределения Cr, Mn и Ni в белых чугунах // Литье и металлургия. 2015. № 3 (80). С. 40–46.
14. Аммер В. А. Кристаллизация металла в отливках : учеб. пособие. — Воронеж : Воронежский государственный технический университет, 2012. — 156 с.
15. Petrovic S. T., Markovic S., Pavlovic Z. A. The effect of boron on the stereological characteristics of the structural phases present in the structure of the 13% Cr white iron // Journal of Materials Science. 2003. Vol. 38, Iss. 15. P. 3263–3268.
16. Олсен С. О., Скаланд Т., Хартунг К. Модифицирование серых и высокопрочных чугунов. Сравнение центров кристаллизации графита и некоторые практические рекомендации по модифицированию // Литейщик России. 2011. № 2. С. 29–34.