ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 24 № 4 2022 172 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Т а б л и ц а 4 Ta b l e 4 Средние значения микротвердости структурных составляющих в сплавах СЧ35, ЧМН-35М и СЧКМ-45 Average values of microhardness of structural components in SCh35, ChMN-35M and SChKM-45 alloys Микротвердость / Microhardness Марка чугуна / Cast iron grade СЧ35/ SCh35 ЧМН-35М / ChMN-35M СЧКМ-45 / SChKM-45 Феррит / Ferrite 195 235 270 Перлит / Perlite 290 315 370 феррит, наблюдаемый в чугуне ЧМН-35, легирован преимущественно молибденом. В феррите чугуна СЧКМ-45 наряду с молибденом зафиксирован также ванадий. Никель по объему исследуемых материалов распределен равномерно. Результатом легирования сплавов молибденом и никелем является повышение дисперсности пластинчатого перлита. Причины этого эффекта отражены в работах [31–33]. В соответствии с ГОСТ 3443–87 в чугуне СЧ35 межпластинчатое расстояние соответствует ПД1,6 и составляет 2,2 мкм. Легирование чугуна молибденом и никелем приводит к снижению межпластинчатого расстояния до ~1,4…1,5 мкм (ПД1,4). Для перлита, наблюдаемого в чугуне СЧКМ-45, легированного молибденом никелем и ванадием, характерен еще более высокий уровень дисперсности (ПД1,0) [30, 34–36]. Результаты измерения микротвердости объемов структурно свободного феррита и пластинчатого перлита в анализируемых чугунах представлены в табл. 4. Сравнительный анализ полученных данных позволяет сделать вывод о том, что с повышением степени легирования микротвердость отдельных структурных составляющих металлической матрицы возрастает [37, 38]. Методами структурного анализа установлено также, что в чугуне СЧКМ-45 в небольших количествах присутствует первичный цементит, размер частиц которого находится в диапазоне от ~ 8 до ~ 35 мкм (см. рис. 5, д). Аналогичный эффект описан в работах [31, 32]. В качестве критериев, характеризующих триботехнические свойства анализируемых материалов, использовали значения коэффициента трения и весовой износ элементов пары трения. Результаты испытаний образцов представлены в табл. 5. Полученные данные свидетельствуют о высоких триботехнических свойствах чугуна СЧКМ-45. Величина износа образцов из этого сплава примерно в 1,3–1,8 раз ниже по сравнению с чугуном СЧ35 и в 1,1–1,2 раза – по сравнению с чугуном ЧМН-35М. Подтверждена эффективность комплексно легированного чугуна СЧКМ-45 при использовании его в парах трения со сталями 30ХГСА, 20ГЛ и 09Г2С [39, 40–42]. Данные фрактографических исследований, приведенные на рис. 6, позволяют сделать вывод о хрупком характере разрушения всех образцов. Хрупкость исследуемых сплавов, обусловленная присутствием графитных включений, резко снижает чувствительность серых чугунов к концентраторам напряжений. Изломы образцов из чугунов СЧ35 (рис. 6, а) и ЧМН-35М (рис. 6, б) одинаковы как в зонах зарождения, так и в зонах распространения трещин. Разрушение преимущественно происходит по транскристаллитному механизму с незначительной долей интеркристаллитной составляющей [11, 27, 39]. Изломы, представленные на рис. 6, имеют характерное фасеточное строение. Анализ их морфологии позволяет сделать вывод о том, что в зарождении и развитии трещин существенную роль сыграли графитные включения. В местах выхода на поверхность пластин графита зафиксированы микротрещины, уходящие в глубь материала. На образцах из легированного сплава ЧМН-35М строение поверхностей разрушения более однородное. Размер фасеток скола примерно в 1,5 раза меньше по сравнению с чугуном СЧ35, что объясняется более дисперсным строением металлической основы чугуна [11]. На рис. 6, в стрелками выделены зоны разрушения, характерные для транскристаллитного механизма материала. Формирование участков
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1