Марки и свойства комплексно-легированных белых чугунов

Примечания: *⁾ e_абр. и e_уд. – относительные значения абразивной и ударно-абразивной износостойкости соответственно, эталон – сталь 45 (НВ192- 201), **⁾ e_тр – относительная износостойкость сплава в условиях тре­ния без смазки по стали 45 (HRC 45), эталон – сталь ШX15 (HRC 61), ^***) т/о – термическая обработка, обычно состоящая из закалки и отпуска (иногда с гомогенизирующей выдержкой при температу­ре нагрева под закалку).

Комплексно-легированные белые чугуны с мартенситно-аустенитной матрицей целесообразно использовать для деталей, работающих в условиях ударно-абразивного изнашивания (коронки зубьев ковшей экскаваторов, дробеметные лопатки, детали дробилок и др.), а также для деталей, интенсивно изнашиваемых грунтом (ножи шнеков и другие детали землеройных машин). Время работы до отказа таких деталей в 2,5-3,5 раза больше, чем изготовленных из стали 110Г13Л или из термообработанных сталей 35ГЛ и 60С2 [6].

Сплавы ИЧ160Ф5Х5М3С и ИЧ200Ф6Х7М3С можно использовать для изготовления режущего и деформирующего инструмента (фасонные резцы, сверла, фрезы, накатной инструмент, изнашиваемые детали штампов, ножи для деревообработки и др.). Стойкость литого металлообрабатывающего инструмента из этих сплавов (проходных и отрезных резцов, концевых фрез, сверл большого диаметра) на 30-50% выше, чем обычного инструмента из стали Р6М5.

Сплавы ИЧ180Ф6Х7Г3Д2М, ИЧ200Ф7Х6Г4 и ИЧ220Ф6Х6Г6 отличаются повышенной ударной вязкостью и ударно-абразивной износостойкостью в литом состоянии, они обладают также высокой износостойкостью в условиях трения по металлу Эти сплавы рекомендуется использовать для изготовления точнолитых деталей без упрочняющей термической обработки и с минимальным объемом механической обработки, например, для деталей, обычно изготавливаемых из цементуемых или нитроцементуемых сталей.

Половинчатые чугуны (ПЧ)

В структуре половинчатых чугунов содержатся одновременно и графит, и включения карбидов. Большое многообразие половин­чатых чугунов обусловлено тем, что в их структуре могут сочетаться графитные включения разной формы (от пластинчатой до шаровидной) с включениями карбидов различных видов (М₃С, М₇С₃, М₂₃С₆, МС, М₆С и др.) и разной термодинамической стабильности (от неустойчивого цементита до высоко устойчивых карбидов легирующих элементов). Наиболее перспективны для практического использования половинчатые чугуны с карбидами М₃С (стабилизированными хромом), М₇С₃ (при повышенном со­держании хрома) и МС (при легировании ванадием). Наличие необходимого количества графита в структуре половинчатых чугунов обычно обеспечивается достаточным содержанием в них углерода и кремния. В связи с этим наибольшее применение могут найти хромо-кремниевые и ванадиево-кремниевые чугуны.

Половинчатые хромо-кремневые чугуны. В структуре хромо-кремние-вых ПЧ имеются карбиды в виде легированного цементита или карбида М₇С₃. Образованию карбида М₇С₃ способствует легирование чугуна кремнием и небольшими добавками ванадия. Чтобы повысить устойчивость половинчатой структуры и обеспечить высокую дисперсность включений карбидов, чугун рекомендуется дополнительно легировать медью в количестве 0,8-1,5%. При необходимости сфероидизация включений графита может быть осуществлена с использованием тех же модификаторов, что и при получении высокопрочного чугуна.

Химические составы и механические свойства хромо-кремниевых ПЧ приведены в табл.28.

Таблица 28

Химические составы и свойства некоторых хромо-кремниевых

половинчатых чугунов

По износостойкости ПЧ уступают белым чугунам, но значительно превосходят графитизированные чугуны (серые, высокопрочные и ковкие). Коэффициент трения ПЧ зависит от удельной нагрузки: он снижается от уровня СЧ при Р ≈ 1МПа до уровня бронзы ОЦС5-5-5 при Р = 4,5-5 МПа. Хромо-кремневые ПЧ отличаются также повышенной жаропрочностью (до 600°С), окалиностойкостью (в 1,5-2 раза выше, чем у ЖЧХ-2,5), ростоустойчивостью (в 2-4 раза выше, чему СЧ 20), термостойкостью (в 1,5-2 раза выше, чем у СЧ 20) [8].

Хромо-кремневые ПЧ рекомендуется использовать как износостойкий, антифрикционный, жаропрочный, а в некоторых случаях и термостойкий материал. Из них можно изготавливать детали пресс-форм стекловыраба-тывающих машин, плунжерных пар ма­шин литья под давлением, штампов горячего деформирования и др.

Ванадиево-кремниевые половинчатые чугуны. Химические составы и свойства ванадиево-кремниевых ПЧ приведены в табл.29 и 30.

Износостойкость ванадиево-кремниевых ПЧ существенно зависит от содержания ванадия. Минимальный износ имеют чугуны, содержащие 3,5-4,5%V. Повышение износостойкости этих чугунов может быть обеспечено термической обработкой на высокую твердость (HRC 50 и более).

Таблица 29