The effect of complex modification on the structure and properties of gray cast iron for tribotechnical application

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 24 № 4 2022 165 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Влияние комплексного модифицирования на структуру и свойства серого чугуна триботехнического назначения Денис Габец 1, а, Андрей Марков 1, b, Михаил Гурьев 1, с, Евгений Письменный 2, d, Алина Насырова 3, e, * 1 Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, пр. Ленина, 46, г. Барнаул, 656038, Россия 2 АО «Всероссийский научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта», ул. 3-я Мытищинская, 10, г. Москва, 129851, Россия 3 Новосибирский государственный технический университет, пр. К. Маркса, 20, г. Новосибирск, 630073, Россия a https://orcid.org/0000-0003-0304-4407, gabets22@mail.ru, b https://orcid.org/0000-0002-3101-9711, andmarkov@inbox.ru, c https://orcid.org/0000-0002-9191-1787, gurievma@mail.ru, d https://orcid.org/0000-0002-7454-0830, pysmennyi.eug@gmail.com, e https://orcid.org/0000-0003-2551-3657, nasyrova.alina98@mail.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2022 Том 24 № 4 с. 165–180 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2022-24.4-165-180 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov Введение Опыт эксплуатации различных типов оборудования позволяет сделать вывод о возможности применения низколегированных серых чугунов ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 669.15-196.55 История статьи: Поступила: 15 сентября 2022 Рецензирование: 29 сентября 2022 Принята к печати: 17 октября 2022 Доступно онлайн: 15 декабря 2022 Ключевые слова: Легирование чугуна Модифицирование Износостойкость Ударный изгиб Износостойкий чугун Графитовые включения Благодарности: Исследования частично выполнены на оборудовании ЦКП «Структура, механические и физические свойства материалов» (соглашение с Минобрнаукой № 13.ЦКП.21.0034). АННОТАЦИЯ Введение. Подход, основанный на комплексном модифицировании чугунов, позволяет добиться существенного улучшения их механических свойств за счет изменения структуры металлической матрицы, а также формы графита и его распределения. Целью работы является изучение влияния легирующих элементов на структуру и механические свойства серого чугуна, предназначенного для эксплуатации в условиях фрикционного изнашивания. Методы исследования. В статье описан процесс получения комплексно-модифицированного чугуна, изучены его механические свойства и микроструктура. Проведены фрактографические исследования динамически разрушенных образцов. Изучены детали строения структурных составляющих чугунов СЧ35, ЧМН-35М и СЧКМ-45. Проведены триботехнические испытания серых чугунов по схеме трения скольжения. Результаты и их обсуждение. Установлено что комплексное модифицирование серого чугуна марки СЧ35 молибденом, никелем и ванадием позволяет повысить уровень его твердости до 295 НВ и предел прочности при растяжении до 470…505 МПа. Введение в состав серого чугуна никеля (0,4…0,7 масс. %), молибдена (0,4…0,7 масс. %) и ванадия (0,2...0,4 масс. %) приводит к двукратному уменьшению межпластинчатого расстояния в перлите, а также к измельчению зерна металлической матрицы. Длина графитных пластин в результате модифицирования чугуна уменьшается в 3–5 раз. Дополнительное влияние на предел прочности чугуна обусловлено легированием молибденом и ванадием феррита, выделяющегося по границам графитных включений. Легирование феррита молибденом и ванадием повышает уровень его микротвердости в 1,4 раза по сравнению с α-фазой серийного чугуна СЧ35. Представлены результаты триботехнических испытаний разработанного материала. Заключение. Установлено, что износ образцов из чугуна СЧКМ-45 примерно на 20…30 % ниже по сравнению с чугуном СЧ35 и на 10…15 % ниже по сравнению с чугуном ЧМН-35М. Фрактографические исследования свидетельствуют о том, что комплексное легирование молибденом, ванадием и никелем способствует измельчению колоний перлита, что приводит к уменьшению размеров фасеток скола. Для цитирования: Влияние комплексного модифицирования на структуру и свойства серого чугуна триботехнического назначения / Д.А. Габец, А.М. Марков, М.А. Гурьев, Е.А. Письменный, А.К. Насырова // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2022. – Т. 24, № 4. – С. 165–180. – DOI: 10.17212/1994-6309-2022-24.4-165-180. ______ *Адрес для переписки Насырова Алина Камильевна, м.н.с. Новосибирский государственный технический университет, пр. К. Маркса, 630073, г. Новосибирск, Россия Тел.: +79059376536, e-mail: nasyrova.alina98@mail.ru для изготовления конструкций ответственного назначения [1–4]. К ним относятся, в частности, корпусные изделия, детали тормозных систем, рабочие части горнодобывающих машин, детали тележек железнодорожных вагонов. К чугунам, из которых они изготовлены, помимо высоких прочностных показателей предъявляются требования по обеспечению коррозионной стойкости, триботехнических свойств в условиях трения скольжения, ударно-фрикционного изнашива-

RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1