ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 24 № 4 2022 166 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ ния. Учитывая роль структуры в формировании комплекса механических свойств чугунов, необходимо контролировать характерные для них особенности строения, в том числе неравномерность распределения графитных включений в объеме материала, присутствие зон отбела, являющихся причиной охрупчивания чугуна, и др. Улучшению структуры чугунов, снижению в них количества дефектов, а также повышению комплекса механических свойств способствует введение в сплавы различных легирующих добавок, в число которых входят никель, молибден, фосфор, ванадий, алюминий, бор и др. Роль легирующих элементов и модифицирующих добавок в формировании структуры и комплекса свойств чугунов отражена в работах [1–10]. Важнейшими структурными факторами, определяющими уровень механических свойств серых чугунов, являются форма, размеры и объемная доля графитных включений, а также характер их распределения в объеме материала [2, 9, 10]. Графитные пластины, распределенные в чугуне, могут, с одной стороны, рассматриваться в качестве естественных концентраторов механических напряжений, способствующих образованию трещин и разрушению материала, а с другой – в качестве «карманов», внутри которых сосредоточены микрообъемы твердой смазки, способствующей уменьшению коэффициента трения и, как следствие, увеличению срока службы пар трения. Распределенный в сером чугуне графит препятствует схватыванию поверхностей, входящих в узлы сухого трения скольжения [9–14]. Одно из основных требований, предъявляемых к чугунам, используемым для изготовления деталей железнодорожного транспорта, согласно ведомственным нормам РЖД связано с обеспечением предела прочности В при деформации по схеме растяжения на уровне не менее 350 МПа п ри твердости в диапазоне 250…350 HB. Типичные детали, изготовленные из этих материалов, должны обеспечивать не менее 160 тыс. км пробега железнодорожного транспорта. Поиск технических решений, обеспечивающих возможность повышения механических свойств чугунов, представляет собой актуальную задачу, имеющую прикладное значение. Одно из таких решений связано с легированием сплавов. Проведенные ранее исследования [1–14] свидетельствуют о существенном влиянии на физико-механические свойства серых чугунов таких элементов, как никель, молибден и ванадий. Разработанный ранее чугун марки ЧМН35М [12], производство которого соответствует ТУ 0812-001-10036140–2014, не в полной мере обеспечивает требования, предъявляемые к деталям, работающим в условиях фрикционного воздействия. В первую очередь речь идет о жестких режимах эксплуатации оборудования (сухое трение скольжения с высоким уровнем контактных нагрузок). Экспериментально установлено, что в таких условиях на поверхностях деталей из чугуна ЧМН-35М возникают очаги схватывания, результатом развития которых является рост интенсивности изнашивания. Цель настоящей работы связана с изучением влияния легирующих элементов (никель, молибден, ванадий) на структуру и механические свойства серого чугуна, предназначенного для изготовления элементов конструкций, эксплуатирующихся в условиях сухого трения скольжения. В качестве основного параметра, контролируемого при выполнении исследования, выступал уровень временного сопротивления разрушению. Его величина составляла не менее 450 МПа (при твердости в диапазоне 250…350 HB). Ограничивающим требованием являлась стоимость материала при условии гарантированного соблюдения минимального требуемого уровня предела прочности. Методика исследований В качестве базового материала для проведения исследований был выбран серый чугун марки СЧ35 ГОСТ 1412–85. Выплавку осуществляли в индукционной плавильной печи объемом 150 кг. В качестве шихты использовали лом 4А ГОСТ 2787–75 массой 100 кг. После расплава шихты и науглероживания материала производился отбор проб для оценки химического состава. С целью повышения прочностных свойств чугун легировали никелем, молибденом и ванадием, концентрацию которых изменяли в пределах от 0,1 до 0,8 масс. %. Легирование выполняли путем внесения расчетного количества ферросплавов никеля, ванадия и молибдена непосредственно в расплав чугуна СЧ35. Темпера-
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1