Obrabotka Metallov. 2017 no. 4(77)

OBRABOTKAMETALLOV № 4 (77) 2017 45 MATERIAL SCIENCE Рис . 1. Тигельные слитки БЧ24А и БЧ27А Fig. 1. Crucible cast slabs of WCI24HQ and WCI27HQ. После удаления головной и прибыльной частей получившиеся заготовки подвергали химиче- скому анализу. Химический состав сплавов кон- тролировали с помощью оптико-эмиссионного спектрометра типа ARL 3460. Деформацию сплавов осуществляли на пнев- матическом молоте МБ-412 с весом падающих подвижных частей 150 кг, предназначенном для кузнечных работ методом свободной ковки в ус- ловиях мелкосерийного производства. Проме- жуточный нагрев проводили в кузнечном горне с нижним поддувом на древесном березовом угле. Температура промежуточного прогрева под ков- ку составляла не более 950…1000  С с выдерж- кой 15 мин. Температура конца ковки не ниже 600…650  С. Температуру начала и конца ковки контролировали пирометром АКИП-9310. Вре- мя замерочного цикла не превышало 5 с. Нагрев образцов под термическую обработ- ку осуществляли в камерной лабораторной печи типа СНОЛ 6/11. Структурные исследования проводили с помощью оптического микроскопа серии МЕТАМ РВ-21-2 в диапазоне увеличения от 50 до 1100 крат. Результаты и их обсуждение В современном понимании передельный бе- лый чугун считается высокочистым, если в его состав в качестве постоянных примесей входят: Si – до 0,5 %, Mn – до 0,8 %, S – до 0,02 %, P – до 0,02 % (ГОСТ 805–95). Раскисление расплава кремнием и марганцем влияет положительно на процесс выплавки сплавов тигельным методом. Подавляется кипение, расплав переходит в по- луспокойное состояние, снижается дендритная и карбидная неоднородность. Полагают, что десятые доли процентов кремния и марганца, оставшиеся после раскисления расплава, не оказывают заметного воздействия на уровень механических свойств и не влияют на характер поведения сплавов при деформировании [1]. Од- нако данное утверждение справедливо для ста- лей доэвтектоидного и эвтектоидного состава. Для белых чугунов, имеющих в своей структуре ледебурит, влияние примесей в виде продуктов раскисления оказывает более заметное влияние на процесс охрупчивания во время пластической деформации. В работе [6] отмечается, что «цементит, вхо- дящий в состав ледебурита, имеет неэластичную решетку из-за высоких барьеров Пайерлса-На- барро, обусловленных наличием жестких на- правленных ковалентных связей и заклиниваю- щего воздействия углерода». При достижении критических напряжений сдвига, превышаю- щих предел прочности цементита, происходит его хрупкое разрушение. В определенных ус- ловиях хрупкий цементит может проявлять де- формационную пластичность, вследствие того что сжимающие напряжения окружающей бо- лее пластичной матрицы препятствуют распро- странению в нем трещин. Поэтому очень важ- но, чтобы матрица не имела абсолютно никаких вредных примесей, в том числе продуктов рас- кисления. Проведенные ранее исследования в области превращения белых чугунов в булатные ста- ли [17] показали, что присутствие постоянных примесей кремния и марганца более 0,2 % спо- собствует охрупчиванию высокоуглеродистых сплавов при деформировании. Присутствие марганца более 0,2 % ограничивает рост ден- дритов аустенита при кристаллизации расплава, способствует преимущественному выделению игл видманштеттова цементита (рис. 2, а ), ста- билизирует перлитную матрицу при высокотем- пературном отжиге. Присутствие кремния в ко- личестве более 0,2 % сильно упрочняет феррит металлической основы и резко понижает пла- стичность сплава при деформировании в целом. Кроме того, он способствует образованию в бе- лом чугуне элементов хрупкой скелетной эвтек- тики, которая при длительном изотермическом