Износостойкость никель, алюминий, медь, ванадий содержащих чугунов



Дата23.10.2018
өлшемі39.9 Kb.
#91282
Износостойкость никель, алюминий, медь, ванадий содержащих чугунов
к.т.н. Александров Б.И.

(Украинская инженерно-педагогическая академия)


Никель – один из основных элементов, вводимых в белые износостойкие чугуны для подавления перлитного превращения. Типичным представителем белого чугуна является чугун типа «НИХАРД», содержащий никель и хром в пределах (2,0…2,5):1 [1]. Легирование чугуна никелем способствует стабилизации аустенита и расширяет γ – Fe область. Однако легирование белого чугуна одним никелем нельзя считать целесообразным - чугуны нихард применяются для деталей, работающих в условиях интенсивного износа при умеренных ударных нагрузках и при рабочих температурах до 673° К. При боле высоких температурах их износостойкость резко уменьшается из-за структурных превращений.

Для повышения твёрдости и износостойкости в чугун, содержащий 2 % никеля, вводили медь до 6 %. Считают [2], что присадка меди в белый чугун способствует увеличению его сопротивления ударным нагрузкам. При одновременном введении в чугун до 2 % хрома заметно повышается твердость и прочность на растяжение, а также увеличивается его износостойкость.

Результаты исследований износостойкости при повышенных температурах и давлениях в зависимости от введения в чугуны указанных элементов показаны в табл. 1.

Состав исследуемых чугунов:

Никель – медь – хром: С – 2%, Ni – 2%, Cu – 6%, Cr – 2%

Ванадиевый (7,5%): C – 3,5% V – 7,5%

Ванадиевый (15%): C – 3,5% V – 15%

Алюминиевый: C – 2,4% Al – 20,4%

Таблица 1 - Износостойкость никель, алюминий, медь, ванадий содержащих чугунов

Индекс сплава

Износ кг/м2 на 1000 м пути

25 МПа

35 МПа

50 МПа

873 К

973 К

1173 К

873 К

973 К

1173 К

873 К

973 К

1173 К

1 Ni–Cu–Cr 8 7,8 12 12 10,1 14,7 50,3 42,2 53,1

2 Ванадиевый 55 84 66

(15%)

Деформация образцов



3 Ванадиевый 42 63 44

(7,5%)


4 Алюминиевый При данных условиях контактная поверхность образцов нагревается до

(20,4%) температур оплавления


В результате исследований при давлении 25 МПа было установлено, что износостойкость ванадиевых чугунов с 15 % и 7,5 % при температурах 873 К, 973 К резко снижается за счет повышенной хрупкости материала в этом интервале. В литом состоянии твердость достигала 62÷65 HRC. При температурах 973 К износостойкость повышается за счет появления пластичности. При давлении 35 и 50 МПа образцы сильно деформировались во всем диапазоне температур.

Зависимость износи ванадиевых чугунов от температуры испытания показаны на рис. 1.






Температура, К

Рисунок 1: Зависимость износа (на 1000 м пути)

от температуры при удельном давлении 25 МПа

1 – ванадиевый чугун (7%)

2 - ванадиевый чугун (15%)

3 – сплав Ni – Cu – Cr

Испытания алюминиевого чугуна не дали положительного результата. Во всем интервале температур контактная плоскость образцов быстро разогревалась и опытные образцы оплавлялись.

Изучение структурных изменений Ni–Cu–Cr чугуна показало, что исходная структура состоит из перлита и цемента. После трения на поверхностной зоне структура измельченная, причем доля перлита в поверхностном слое во много раз превышает количество дробленого цемента.

Установлено, что в сердцевине образца микротвердость равна НV = 6,89 кН/мм2, а на поверхностной зоне после испытаний снижается и составляет 6,59 кН/мм2, что подтверждается происходящие в поверхностном слое структурных изменений. Повышенный износ при 50 МПа можно объяснить тем, что, по-видимому, в процессе трения на поверхностной зоне образца происходит разупрочнения за счет высоких температур и присутствующая в твердой фазе медь начинает оплавляться, о чем свидетельствует снижение износостойкости чугуна при повышении давления.

В результате исследований Ni–Cu–Cr, ванадиевых и алюминиевых чугунов установлено, что ванадиевые и алюминиевые чугуны не имеют заметного сопротивления износу при температурах 873…1173 К и не могут быть рекомендованы для отливок работающих в экстремальных условиях. Ni–Cu–Cr чугун может успешно применятся в качестве износостойкого при давлении до 35 МПа и температурах 1173 К.


Литература.


  1. Китайгора Н.И. Износостойкость дробеметных лопастей, изготовленных

их высоколегированных чугунов. Литейное производство, 1972, № 8, с. 33-34.

  1. Srpunar E. Prace IMP 1965, R. XIII, 2.3. s. 77-85.

Сведения об авторе


Александров Борис Иванович – канд. тех. наук, доцент кафедры химической технологии неорганических веществ Украинской инженерно – педагогической академии, электротехнологический факультет, т.: +38(06264) 41-29-03.

Адрес: 84393, Донецкая обл., г. Краматорск, ул. Крапивницкого, 133.


Достарыңызбен бөлісу:




©stom.tilimen.org 2022
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет