Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 1

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 21 No. 1 2019 71 MATERIAL SCIENCE В качестве недорогих и эффективных мате- риалов для такого вида деталей могут приме- няться серые и высокопрочные чугуны. Высоких эксплуатационных показателей чугуна можно достичь при формировании перлитной или фер- ритно-перлитной структуры, содержащей равно- мерно распределенные графитные включения [1 и 2]. Одним из наиболее эффективных способов получения таких чугунов является комплексное легирование. В качестве легирующих элементов могут применяться ванадий, молибден, никель, хром, кремний, фосфор и др. [3]. Основное влияние на механические и фрик- ционные свойства чугуновоказывает количество, форма и распределение графита в структуре. При работе чугуна в условиях ударно-фрикционного износа графит играет двойную роль. С одной стороны, он является непрочной составляющей и может выступать концентратором зарождения трещины, а с другой – углерод в виде графита играет роль твердой смазки, что способствует уменьшению сопротивления силам трения. Кро- ме того, графит путем заполнения мелких пор выравнивает удельные нагрузки, действующие на трущихся поверхностях деталей [4]. Исследования режимов работы, технических характеристик, материалов изготовления и слу- жебных свойств деталей, работающих в сложных режимах ударно-фрикционного износа, прово- дились отечественными и зарубежными специ- алистами начиная с XX века и по сегодняшний день. Однако публикаций, посвященных иссле- дованиям влияния легирования серых чугунов на его эксплуатационные свойства, связанные с ин- тенсивными износом и динамическими нагрузка- ми, крайне мало. Цель настоящей работы заключается в ис- следовании влияния легирующих элементов на свойства серых чугунов, работающих в услови- ях ударно-фрикционного износа. Для достижения поставленной цели реша- лись следующие задачи. 1. Анализ влияния легирующих элементов на строение и механические свойства серого чугуна. 2. Испытание чугуна на ударный изгиб. Оценка разрушения, проведение фрактографи- ческих исследований динамически разрушен- ных образцов. 3. Сравнительные триботехнические испыта- ния образцов из чугуна ЧМН-35М, серого чугу- на СЧ35, сталей 09Г2С и 30ХГСА. Методика исследований Основные требования к получаемому путем легирования износостойкому чугуну – относи- тельно низкая себестоимость за счет снижения концентрации дорогих легирующих элементов. При этом механические свойства разрабатыва- емого материала должны быть достаточно вы- сокими для работы в условиях ударно-фрикци- онного износа (временное сопротивление при растяжении – не менее 350 МПа, твердость 250…300 HB ). Анализ существующих техно- логий получения износостойких ударопрочных чугунов показал, что имеется зависимость роста механических и прочностных свойств с увеличе- нием процентного содержания никеля и молиб- дена [2 и 6]. В качестве базового материала для ис- следований был выбран серый чугун СЧ35 (ГОСТ 1412–85), легированный никелем и мо- либденом. Отличительная особенность данного сплава – его высокие эксплуатационные и из- носостойкие свойства. Основное применение данного чугуна – изготовление литых деталей тележки грузового вагона, работающих в усло- виях ударно-фрикционного износа, таких как фрикционный клин и колпак скользуна. Для корректировки процентного содержания никеля и молибдена, а также проведения исследования влияния легирующих элементов на механиче- ские свойства материала на ООО «Алтайский сталелитейный завод» было изготовлено по 30 экспериментальных образцов чугуна с раз- личным процентным содержанием никеля и мо- либдена. Процесс изготовления образцов опытной партии для исследования влияний концентрации никеля и молибдена на механические свойства чугуна заключается в следующем: в печь произ- водилась завалка шихты категории 4А по ГОСТ 2787–75 в объеме 0,1. После расплава и науглеро- живания шихты производился забор пробы для определения химического состава сплава. Далее производилась корректировка состава сплава в печи (науглероживателем МУ-90) и доведение содержания химического состава материалов в расплаве до требуемых значений эксперимента. После растворения углерода проводилось легирование, на зеркало металла вводилось поэ- тапно необходимое количество ферромолибдена