Закономірності структуроутворення, кінетики бейнітного перетворення в білих високохромистих чавунах та підвищення їх зносостійкості

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦіОНАЛЬНА МЕТАЛУРГіЙНА АКАДЕМіЯ УКРАїНИ

Ковзель Максим Анатолійович

УДК 669.017.03

Закономірності структуроутворення, кінетики бейнітного перетворення в білих високохромистих чавунах та підвищення їх зносостійкості

Спеціальність 05.16.01 Металознавство та термічна обробка металів

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Дніпропетровськ - 2005

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Національній металургійній академії України Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник:

доктор технічних наук, професор КУЦОВА Валентина Зиновіївна, Національна металургійна академія України, м. Дніпропетровськ, професор кафедри металознавства

Офіційні опоненти:

член-кореспондент НАНУ, доктор технічних наук, професор Коваль Юрій Миколайович, Інститут металофізики, м. Київ, завідувач відділом;

кандидат технічних наук Лучкін Володимир Сергійович, Дочернє підприємство “Одеський поршневий завод - Дніпро”, м. Дніпропетровськ, заступник директора з наукової роботи.

Провідна установа:

Державний науково-дослідний та конструкторсько-технологічний інститут трубної промисловості ім. Я.Ю. Осади Міністерства промислової політики України, м. Дніпропетровськ

Захист відбудеться "21" червня 2005 р. о 12 30 на засіданні спеціалізованої вченої ради Д08.084.02 Національної металургійної академії України за адресою: 49600, м. Дніпропетровськ, пр. Гагаріна 4

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Національної металургійної академії України за адресою: 49600, м. Дніпропетровськ, пр. Гагаріна 4

Автореферат розісланий "12" травня 2005 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради А.М. Должанський

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Підвищення зносостійкості виробів, що працюють в умовах ударно-абразивного зносу, є однією з найважливіших задач. В якості високозносостійкого матеріалу, зокрема, для лопаток дробеметних апаратів, плит бронезахисту млинів і тіл, що мелють, для розмолу твердих матеріалів, а також прокатних валків, отриманих як відцентровим литтям, так і методом електрошлакового наплавлення звичайно використовують білий високохромистий чавун типу ИЧХ16НМФТ. Причиною виходу зазначених деталей з ладу є руйнування втомлення поверхневих шарів у результаті їх багаторазової ударної мікропластичної деформації.

Термічне зміцнення білих високохромистих чавунів є одним з найбільш діючих методів підвищення їх зносостійкості. Відомо, що властивості чавунних виробів можуть бути істотно поліпшені за рахунок термічної обробки на бейніт у твердому стані. Однак на наявний час особливості проміжного перетворення аустеніту у високохромистих сплавах і вплив легуючих елементів на кінетику розпаду в них аустеніту в літературі освітлені недостатньо повно. Також у сучасній літературі практично відсутня інформація про вплив складу і структури на експлуатаційні властивості, зокрема, зносостійкість білих високохромистих чавунів.

Розробка нових, оптимальних для чавуну даного складу, режимів термічного зміцнення вимагає ретельного експериментального вивчення закономірностей структуроутворення і кінетики мартенситного і бейнітного перетворень, встановлення взаємозв'язку між параметрами термічної обробки і структурою, що формується, з одного боку і характеристиками механічних і службових властивостей з іншого.

Тому дослідження, що присвячені вивченню закономірностей структуроутворення, кінетики бейнітного перетворення в білих високохромистих чавунах з метою підвищення їх зносостійкості, є актуальними і мають велике практичне значення.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Виконання дисертаційної роботи зв'язано з тематичними планами наукових досліджень Національної металургійної академії України по науково-дослідних роботах: №№ 0100U000771, 0100U000760 та №№ 0103U003206, 0103U003205.

Мета і задачі дослідження. Ціль роботи - розробка режимів термічної обробки білих високохромистих чавунів, які дозволяють досягти підвищений комплекс механічних і експлуатаційних властивостей виробів з даного матеріалу, що працюють в умовах ударно-абразивного зносу.

Для досягнення поставленої мети в роботі необхідно було вирішити наступні задачі:

- вивчити закономірності формування структури, фазовий склад і розподіл легуючих елементів між фазами і структурними складовими в литих досліджуваних високохромистих чавунах в залежності від швидкості охолодження;

- вивчити кінетику розпаду переохолодженого аустеніту і побудувати ізотермічні і термокінетичні діаграми розпаду для досліджуваних білих високохромистих чавунів;

- з'ясувати закономірності формування перлітної і бейнітної структури матриці в досліджуваних високохромистих чавунах;

- встановити взаємозв'язок між структурними параметрами і механічними властивостями в литому і термообробленому станах досліджуваних чавунів;

- вивчити перерозподіл легуючих елементів між фазами і структурними складовими в процесі термічної обробки й випробувань на ударно-абразивний знос високохромистого чавуну;

- вивчити особливості структурних змін і фазових перетворень у процесі ударно-абразивного зносу досліджуваних чавунів.

Об'єкт дослідження. Процеси формування структури продуктів розпаду переохолодженого аустеніту і їх вплив на твердість і зносостійкість досліджуваних чавунів (типу ИЧХ16НМФТ та “експериментального” чавуну з 16 % хрому, що не містить Ni, Mo, V, Ti).

Предмет дослідження. Закономірності формування мікроструктури досліджуваних чавунів і характер розподілу легуючих елементів у їх литому, термообробленому станах і підданних випробуванням на знос.

Методи дослідження. Теоретичні дослідження роботи базуються на фундаментальних положеннях металознавства, термічної обробки металів, ударно-абразивному зношуванні матеріалів. При проведенні досліджень були використані сучасні методи: мікроструктурний, рентгеноструктурний і локальний мікрорентгеноспектральний аналізи, електронна мікроскопія і електронографія, дилатометричні дослідження, випробування на ударно-абразивний знос; відповідна науково-дослідна апаратура для експериментальних досліджень.

Наукова новизна отриманих результатів. Наукова новизна роботи визначається наступними результатами:

Вперше вивчена кінетика розпаду переохолодженого аустеніту в високохромистому “експериментальному” чавуні та чавуні типу ИЧХ16НМФТ, що кристалізувався з різними швидкостями охолодження, побудовані ізотермічні і термокінетичні діаграми, показаний спадкоємний зв'язок кінетики фазових перетворень у твердому стані з вихідною литою структурою. Раніше такі дослідження для чавуну типу ИЧХ16НМФТ не проводили. Отримані дані є довідковими і базовими для розробки режимів термічної обробки конкретних виробів з досліджуваного чавуну.

Вперше експериментально показано, що в литій структурі чавуну типу ИЧХ16НМФТ в залежності від швидкості охолодження при кристалізації може бути присутня -фаза з різним ступенем досконалості кристалічної ґратки: близька до рівноважної -фаза евтектоїду, значно нерівноважна -фаза бейніту і мартенсит. Раніше такі дослідження для чавуну типу ИЧХ16НМФТ не проводили. Отримані дані дозволяють за рахунок зміни швидкості охолодження змінювати кількісне співвідношення -фази різного походження і керувати структурою і властивостями досліджуваних чавунів у литому стані.

Одержали розвиток уявлення про те, що неоднорідність структури продуктів розпаду аустеніту в досліджуваному чавуні типу ИЧХ16НМФТ обумовлена дендритною ліквацією, що формується при твердінні. Розробка відрізняється матеріалом дослідження. Отримані дані дозволили в межах досліджуваних швидкостей охолодження встановити інтервал, у якому ступінь ліквації легуючих елементів мінімальна.

Вперше детально вивчені закономірності структуроутворення у високотемпературній і проміжній області температур розпаду переохолодженого аустеніту в досліджуваних високохромистих чавунах типу ИЧХ16НМФТ. Раніше такі дослідження для чавуну ИЧХ16НМФТ не проводили. Формування продуктів розпаду аустеніту в бейнітній області температур, після термічної обробки на бейніт, забезпечує підвищену зносостійкість досліджуваних чавунів.

Вперше отримані кількісні дані про перерозподіл легуючих елементів у досліджуваних чавунах на всіх етапах термічної обробки. Встановлено зв'язок: розподіл легуючих елементів - структура - властивості. Розробка відрізняється матеріалом дослідження. Отримані дані про перерозподіл легуючих елементів у процесі ізотермічної витримки в комплексі з даними рентгеноструктурного аналізу і зміни властивостей чавунів дозволяють корегувати тривалість ізотермічної витримки.

Вперше показано, що в процесі ударно-абразивного зносу чавуну типу ИЧХ16НМФТ спостерігається перерозподіл легуючих елементів, що обумовлює структурні зміни і зміцнення чавуну. Розробка відрізняється матеріалом, що вивчався. Максимальне зміцнення спостерігається в чавуні з бейнітною структурою продуктів розпаду аустеніту, що є підставою для рекомендацій по використанню розроблених режимів термічної обробки.

Практичне значення отриманих результатів. Практичне значення отриманих результатів полягає в тому, що шляхом теоретичних узагальнень результатів комплексних досліджень, на підставі встановлених закономірностей структуроутворення, кінетики розпаду переохолодженого аустеніту, розроблених і випробуваних режимів термічної обробки виявлені основні технологічні фактори, що визначають необхідний комплекс властивостей білих високохромистих чавунів типу ИЧХ16НМФТ.

На підставі результатів теоретичних і експериментальних досліджень сформульовані рекомендації ЗАТ “Новокраматорський машинобудівний завод” з питань підвищення якості і зносостійкості композитних валків з наплавленим шаром з високохромистого чавуну (акт від 24 грудня 2004 року; деклараційні патенти № 59272 А та № 69795 А).

Запропоновано наступні рекомендації:

- оптимізація складу і режимів термічної обробки виробів з високохромистого чавуну;

- зміна технологічних параметрів виплавки і електрошлакового наплавлення чавуну, що приведе до зменшення кількості шлакових, неметалічних включень і зон підплавлення.

Сформульовані рекомендації ЗАТ “Дніпропромліт” з питань оптимізації складу і режимів термічної обробки на бейніт високохромистого чавуну, який використовується для виготовлення куль, що мелють (акт від 25 січня 2005 року). Наукові результати також використовуються в учбовому процесі на кафедрі металознавства Національної металургійної академії України при виконанні студентами лабораторних, практичних робіт, дипломних проектів та випускних магістерських робіт (акт від 3 лютого 2005 року).

Особистий внесок здобувача. Основні результати дисертаційної роботи отримані здобувачем самостійно. При проведенні досліджень, результати яких опубліковані в співавторстві (у порядку, приведеному в списку опублікованих робіт), автору належать: [1-5], [7], [10], [11] - постановка мети і задач дослідження; проведення експериментів по виготовленню зразків з чавуну ИЧХ16НМФТ для металографічних, рентгеноструктурних і дилатометричних досліджень; аналіз отриманих результатів; [4], [5], [8], [12-14] - проведення термічних обробок за різними режимами для білих високохромистих чавунів; формулювання висновків по отриманим результатам; [2], [6] - постановка мети і задач дослідження; проведення експериментів по виготовленню зразків з чавуну ИЧХ16НМФТ для дослідження перерозподілу легуючих елементів між фазами і структурними складовими в литому і термооброленому станах; аналіз результатів та вироблення практичних рекомендацій; [15] - постановка мети і задач дослідження; проведення іспитів на ударно-абразивний знос досліджуваних чавунів; проведення порівняльних іспитів на зносостійкість чавунів; за результатами комплексних досліджень розроблені рекомендації по оптимізації складу чавуну і режимів термічної обробки; формулювання висновків.

Апробація результатів роботи. Результати дисертації були повідомлені й обговорені на: Міжнародній науково-практичній конференції “Будівництво, матеріалознавство, машинобудування” (м. Дніпропетровськ, 2001р.); Міжнародній науково-практичній конференції “Людина і космос” (м. Дніпропетровськ, 2001р.); Міжнародній конференції “Tagungsband 9. Studententag des Huttenwesens”, (Freiberg, 2002); четвертій Уральській школі-семінарі металознавців-молодих вчених, яка присвячена 130-річчю С.С. Штейнберга (м. Єкатеринбург, Росіяя, 2002р); науково-технічної конференції молодих вчених і фахівців “Металознавство й обробка металів”, (м. Київ, 2003р.); ІІ науково-технічній конференції молодих вчених і фахівців “Зварювання та суміжні технології”, (м. Київ, 2003р.); п'ятій Уральській школі-семінарі металознавців-молодих вчених, яка присвячена пам'яті М.І. Гольдштейна (м. Єкатеринбург, Росія, 2003 р.).

Публікації. Матеріали дисертаційної роботи опубліковані в 15 друкованих працях: 8 статей у спеціалізованих наукових виданнях, 6 з яких затверджені переліком ВАК України як фахові, 2 деклараційних патенти України і 5 статей у збірниках праць міжнародних конференцій.

Структура дисертації. Робота складається з вступу, 5 розділів, висновків, списку літературних джерел і додатків. Матеріал роботи викладений на 207 сторінках, містить: таблиць - 23, рисунків - 75, 10 сторінок - список літературних джерел з 132 найменувань, 3 сторінки - додатки.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі приведена загальна характеристика проблем, зв'язаних зі зносостійкістю білих високохромистих чавунів, обґрунтована актуальність, сформульовані мета і задачі дослідження, освітлені наукова новизна і практична цінність отриманих результатів.

У першому розділі приведений огляд літературних джерел по питанню закономірностей структуроутворення, кінетики бейнітного перетворення в білих високохромистих чавунах, впливу легуючих елементів на кінетику розпаду переохолодженого аустеніту, впливу складу і структури на зносостійкість білих високохромистих чавунів.

Вивчення робіт провідних вчених в області металознавства, термічної обробки металів і сплавів, кінетики бейнітного перетворення: Э.Бейна, Г.В.Курдюмова, Дж. Кристиана, Ко і Котрелла, Аврами, Р.И. Ентина, М.Хиллерта, Х.Бгадешиа й інших показало, що вони присвячені, в основному, високохромистим сталям. Особливості формування бейнітної структури в чавунах описані в роботах К.П. Буніна, Ю.Н. Тарана й інших дослідників.

На підставі аналізу літературних даних визначені етапи рішення актуальної науково-технічної задачі - підвищення зносостійкості білих високохромистих чавунів. Вони включають: вивчення закономірностей структуроутворення, фазового складу і властивостей білих високохромистих чавунів у литому стані; вивчення кінетики і побудову ізотермічних і термокінетичних діаграм розпаду переохолодженого аустеніту; вивчення впливу різних режимів термічної обробки на формування структури, фазового складу і властивостей високохромистих чавунів. Далі ці результати використані для розробки оптимальних режимів термічної обробки, що забезпечують максимальні показники зносостійкості даного матеріалу.

В другому розділі приведені дані про матеріал і методики дослідження. Матеріалом служили зразки білого високохромистого чавуну типу ИЧХ16НМФТ і високохромистого “експериментального” чавуну, що не містить Ni, Mo, V, Ti.

У роботі були використані сучасні методи дослідження: мікроструктурний, локальний мікрорентгеноспектральний, рентгеноструктурний аналіз, електронна мікроскопія і електронографія.

Кінетику розпаду аустеніту в досліджуваних чавунах вивчали дилатометричним методом на дилатометрі конструкції Інституту Чорної металургії НАНУ (м. Дніпропетровськ).

Випробування на ударно-абразивний знос високохромистих чавунів у литому і термообробленому станах проводили на спеціально сконструйованій (А.П. Чейляхом і І.М. Олейником у Приазовському державному технічному університеті, м. Маріуполь) установці в середовищі чавунного і сталевого дробу. Для випробувань застосовували зразки у формі паралелепіпеду, розмірами 10х10х27 мм. Відносну ударно-абразивну зносостійкість визначали відповідно до ДСТ 27674 - 88. Як еталон використовували сталь 45, твердістю НВ 190.

У третьому розділі вивчені закономірності структуроутворення в чавуні ИЧХ16НМФТ у литому стані. В процесі досліджень виявлено наступне: структура високохромистого чавуну в литому стані являє собою карбідну евтектику аустеніт-карбід (Сг,Fе)7С3, продукти розпаду аустеніту (структури перлітного класу, мартенсит, бейніт), виділення вторинних карбідів і залишковий аустеніт, що розташовується як на периферії дендритних гілок первинних кристалів аустеніту, так і в колоніях карбідної евтектики.

Структура чавуну ИЧХ16НМФТ чуттєва до швидкості охолодження при кристалізації. При високій швидкості охолодження (1,0 С/хв) карбідна евтектика орієнтується в напрямку тепловідводу, можливе утворення гарячих тріщин у залишковому аустеніті, спостерігається значна неоднорідність продуктів розпаду аустеніту і велика кількість (до 26%) залишкового аустеніту. Зниження швидкості охолодження приводить до разорієнтировки евтектичних колоній. Існує швидкість охолодження (~0,2 С/хв), при якій направленість карбідної евтектики мінімальна, продукти розпаду аустеніту максимально однорідні, кількість залишкового аустеніту мінімальна (~12%). Подальше зниження швидкості охолодження (0,04 С/хв) веде до посилення неоднорідності продуктів розпаду аустеніту. Кількість залишкового аустеніту трохи зростає. Для забезпечення високих експлуатаційних властивостей і мінімальної кількості залишкового аустеніту рекомендується оптимальний інтервал зміни швидкості охолодження при кристалізації в межах 0,4-0,2 °С/хв.

За допомогою поліхроматичного методу Лауе уточнені кристалічна структура і симетрія монокристалів карбіду Ме7С3. Показано, що ґратка карбіду Ме7С3 відноситься до дифракційного класу D6h=6/mmm, просторової групи C46v=P63mc. Тип ґратки віднесений до гексагональної сингонії, зменшення параметра ґратки в порівнянні з літературними даними пов'язано з заміщенням атомів хрому атомами заліза.

Дані рентгеноструктурного аналізу свідчать про те, що в литій структурі високохромистого “експериментального” чавуну і чавуну типу ИЧХ16НМФТ виявлені тільки карбіди типу Ме7С3, утворення цементиту не встановлено. Виявлено також присутність -фази з різним ступенем досконалості кристалічної ґратки (0.5), що свідчить про різні механізми її утворення (дифузійний і зсувно-дифузійний) у високотемпературному і низькотемпературному інтервалах.

За допомогою локального рентгеноспектрального аналізу встановлено, що в чавуні ИЧХ16НМФТ у досліджуваному інтервалі швидкостей охолодження формується дендритна ліквація за рахунок нерівномірного розподілу Mo, Mn, Cr і Cu, що і приводить до неоднорідності структури продуктів розпаду аустеніту. По мірі зниження швидкості охолодження в досліджуваному інтервалі ступінь ліквації (С) Mo, Mn і Cr зменшується, (С) міді росте; вміст легуючих елементів, розчинених у ділянках залишкового аустеніту і кристалах евтектичного карбіду (Cr,Fe)7C3 також росте. Зменшення кількості залишкового аустеніту, підвищення ступеню його легованості, а також збільшення кількості розчиненого молібдену в евтектичному карбіді Cr7C3 веде до підвищення твердості чавуну ИЧХ16НМФТ. “Експериментальний” чавун у литому стані не схильний до дендритної ліквації, що забезпечує формування однорідної структури продуктів розпаду аустеніту.

Вперше вивчені закономірності кінетики і побудовані ізотермічні і термокінетичні діаграми розпаду переохолодженого аустеніту в “експериментальному” високохромистому чавуні і чавуні типу ИЧХ16НМФТ. Встановлено критичні температури Ac1, Acm, Мн в залежності від вмісту хрому, легуючих елементів і швидкості охолодження при кристалізації. Легування високохромистого чавуну Ni, Мо, Ti, V приводить до зсуву критичних температур Acm, Ac1 до області більш низьких температур і підвищення температури Мн. Зменшення швидкості охолодження (0,04 С/хв) приводить до розширення інтервалу критичних температур (Acm-Ac1). Такий вплив легування і швидкості охолодження на положення критичних точок, температури Мн, кінетику перетворень і лікваційні процеси приводить до формування різної структури досліджуваних чавунів. Зіставлення даних мікроструктурного і рентгеноструктурного аналізів з діаграмами розпаду переохолодженого аустеніту свідчить, що розпад переохолодженого аустеніту в литому високохромистому “експериментальному” чавуні цілком (100%) відбувається в перлітній області температур дифузійним шляхом з утворенням фази з високим ступенем досконалості кристалічної структури і карбідів типу Ме7С3. У литому чавуні типу ИЧХ16НМФТ розпад переохолодженого аустеніту частково відбувається як у перлітній області температур по дифузійному механізму, так і в бейнітній області температур по зсувно-дифузійному механізму. У зв'язку з цим в литій структурі чавуну типу ИЧХ16НМФТ присутня фаза з різним ступенем досконалості кристалічної ґратки (фаза евтектоїду; фаза бейніту), деяка кількість залишкового аустеніту і карбіди типу Ме7С3.

Показано спадкоємний зв'язок кінетики фазових перетворень у твердому стані з вихідною литою структурою дослідженого чавуну, що повинно враховуватися при розробці режимів термічної обробки конкретних деталей.

У четвертому розділі випробувані різні режими термічної обробки для досліджуваних високохромистих чавунів на підставі побудованих ізотермічних і термокінетичних діаграм розпаду переохолодженого аустеніту.

Витримка в перлітній області температур легованого високохромистого чавуну типу ИЧХ16НМФТ приводить до формування неоднорідної структури продуктів розпаду аустеніту. В евтектичних колоніях і на периферії дендритних гілок присутні продукти розпаду аустеніту, що травляться темно, які мають дуже тонку будову (вірогідно троостит), центральні ділянки дендритних гілок містять велику кількість надлишкових карбідів і евтектоїд. У структурі присутня також значна кількість залишкового аустеніту, який в окремих ділянках перетворився при загартуванні в структури гартівного типу (дрібноголчастий бейніт чи мартенсит). У той же час у структурі високохромистого “експериментального” чавуну після ізотермічної витримки при 740 °С впродовж 20 хвилин продукти розпаду аустеніту представлені надлишковими карбідами і евтектоїдом, що має тонку будову.

Витримка в бейнітній області температур чавуну типу ИЧХ16НМФТ приводить до формування однорідної структури продуктів розпаду: тонкопластинчатий бейніт і надлишкові карбіди, які утворюють майже суцільну сітку по границях зерен в обсязі дендритних гілок перетвореного аустеніту. Дослідження при великих збільшеннях поряд з надлишковими карбідами виявляють дисперсні пластинчасті карбіди, що розташовуються ланцюжками уздовж визначених кристалографічних площин. У структурі чавуну присутня значна кількість залишкового аустеніту і дрібноголчастого мартенситу, що утворився при загартуванні.

Електронномікроскопічні дослідження зразків високохромистого чавуну легованого Ni, Мо, Ti, V, на яких проводили ізотермічну витримку в області температур бейнітного перетворення свідчать про утворення ?-фази бейніту як у вигляді пластин з підвищеною щільністю дислокацій, так і у вигляді рейок. Між пластинами спостерігаються прошарки карбіду чи залишкового аустеніту, рейки оточені залишковим аустенітом. Крім пластин і рейок ?-фази виявлені бейнітні агрегати (пакети), які представляють собою субкомірки ?-фази з прошарками аустеніту.

Дифракційні картини, отримані від бейнітних і бейнітно-мартенситних структур, що утворюються в легованому високохромистому чавуні типу ИЧХ16НМФТ, показують: поряд з відображеннями, які мають міжплощинні відстані, що властиві феритній ґратці, присутні відображення, властиві за міжплощинними відстаннями аустенітним ґраткам. Про це свідчить її розшифровка, яка показує не тільки наявність аустенітної фази, але й виявляє, що між ґратками фериту й аустеніту виконується закономірний зв'язок, відомий за назвою орієнтаційного співвідношення Курдюмова-Закса, що характерно для нижнього бейніту.

Вивчено розподіл легуючих елементів між фазами і структурними складовими в процесі аустенітизації і термічної обробки. Дані локального рентгеноспектрального аналізу по розподілу легуючих елементів між фазами і структурними складовими свідчать про те, що аустенітизація при температурі 950 °С та короткочасна ізотермічна витримка в бейнитній області температур приводять до зменшення ступеня ліквації (C) Mo, Mn, Cr і рівномірного розподілу кремнію по перетину дендритних кристалів аустеніту. Ступінь легованості залишкового аустеніту і евтектичного карбіду в порівнянні з литим станом зростає, що і забезпечує підвищену мікротвердість, твердість і, відповідно, зносостійкість. Збільшення часу витримки в бейнітній області температур приводить до посилення ліквації Mo, Mn, Si, Cr, Cu, V, зниження легованості залишкового аустеніту і евтектичного карбіду, що веде до зниження твердості, мікротвердості і, відповідно, зносостійкості. Ці дані дозволили скорегувати тривалість витримки в бейнітній області температур.

Вивчено фазовий склад і властивості досліджуваних чавунів у результаті різних режимів термічної обробки. Дані рентгеноструктурного аналізу свідчать про те, що кількість залишкового аустеніту в структурі термообролених з температури 950 °С чавунів значно зменшується в порівнянні з литим станом. Значення параметра ґратки залишкового аустеніту (а) зберігаються практично незмінними при загартуванні й ізотермічних витримках у початковий момент бейнітного перетворення в порівнянні з литим станом, що підтверджує зсувний характер перетворення, яке реалізується при цих режимах термообробки. Збільшення часу витримки в бейнітній області температур приводить до збільшення параметру а у порівнянні з литим станом, що підтверджує розвиток дифузійних процесів у бейнітній області на стадії утворення карбіду (Me7C3) чи відпуску бейнітної -фази.

Аналіз значень твердості досліджуваних чавунів свідчить, що існує задовільна кореляція між даними металографічних, рентгеноструктурних досліджень і зміною твердості при термообробці досліджуваних чавунів. Максимальною твердістю характеризується чавун типу ИЧХ16НМФТ після ізотермічної витримки в бейнітні області температур (HRC 65).

На підставі проведених досліджень і вивчення твердості запропоновані режими термічної обробки для чавуну типу ИЧХ16НМФТ. Для одержання максимальної твердості і зносостійкості виробів з чавуну типу ИЧХ16НМФТ у промислових умовах рекомендується термічна обробка з ізотермічною витримкою в області бейнітного перетворення. Як оптимальний режим рекомендується: витримка при температурі аустенітизації 950 °С й наступна ізотермічна витримка при температурі 350 °С. Тривалість витримки необхідно корегувати для конкретних виробів відповідно до умов охолодження при кристалізації.

Режими термічної обробки виробів з чавуну типу ИЧХ16НМФТ, захищені патентами України: деклараційний патент № 59272 А и № 69795 А Україна.

У п'ятому розділі вивчена зносостійкість чавуну типу ИЧХ16НМФТ у литому і термообробленому станах в процесі випробувань на ударно-абразивний знос.

Показано, що втрата маси зразка, незалежно від передісторії, зі збільшенням часу випробувань з 20 до 100 хвилин зростає; відносна ударно-абразивна зносостійкість також зростає, а інтенсивність зношування зменшується; максимальні показники зносостійкості спостерігаються після термічної обробки на бейніт, мінімальні - після термічної обробки на перліт, проміжні - у литому стані.

Вивчено структурні зміни в процесі випробувань на ударно-абразивний знос. Показано, що незалежно від передісторії зразка, після випробувань спостерігається збільшення розміру надлишкових карбідів у продуктах розпаду аустеніту; у литому стані в ділянках залишкового аустеніту, в евтектиці і на периферії первинних дендритів, з'являється мартенсит, кількість якого зростає зі збільшенням часу випробування; після термічної обробки на бейніт, у результаті випробувань залишковий аустеніт стабілізується і не перетерплює перетворень, у ділянках залишкового аустеніту спостерігаються сліди деформації у виді ліній зсуву; після термічної обробки на перліт у ділянках залишкового аустеніту спостерігається утворення мартенситу.

Випробування на ударно-абразивний знос приводить до змін як мікротвердості продуктів розпаду аустеніту, так і загальної твердості випробуваних зразків. Характер змін мікротвердості і твердості різний для литого і термообробленого станів. Показано: випробування (впродовж 60 хвилин) зразків у литому стані приводить до істотного розгартування продуктів розпаду аустеніту, зниження загальної твердості. Подальші випробування (впродовж 100 хвилин) приводять до зміцнення продуктів розпаду аустеніту і підвищення загальної твердості досліджуваних зразків; випробування зразків, які термооброблені у високотемпературній області на перліт приводять до підвищення мікротвердості продуктів розпаду аустеніту і евтектичного карбіду. Збільшення часу випробувань приводить до зниження мікротвердості продуктів розпаду аустеніту і підвищення загальної твердості зразків, що зв'язано з підвищенням мікротвердості евтектичного карбіду. Термічна обробка в бейнітній області температур веде до істотного зміцнення в процесі випробувань на ударно-абразивний знос. Мікротвердість продуктів розпаду аустеніту і загальна твердість зразків зростає.

Вивчено зміну фазового складу в процесі ударно-абразивного зносу. Показано, що кількість залишкового аустеніту в структурі досліджуваних чавунів після ударно-абразивного зносу значно зменшується в порівнянні з вихідним станом. Зменшення кількості залишкового аустеніту, зміна параметру ґратки аустеніту і ?-фази свідчать про фазові перетворення і перерозподіл легуючих елементів в результаті ударно-абразивного зносу.

Дані локального рентгеноспектрального аналізу показали, що в литому стані в результаті ударно-абразивного зносу підсилюється ліквація основних легуючих елементів: нікелю, кремнію, міді, титану, ванадію і хрому. В порівнянні з вихідним станом підвищується ступінь легованості залишкового аустеніту і евтектичного карбіду, що у свою чергу забезпечує збереження твердості на вихідному рівні. Після термічної обробки на бейніт в результаті зносу спостерігається ослаблення ліквації нікелю, кремнію, ванадію і посилення ліквації молібдену, марганцю, міді і хрому в обємі первинних дендритів аустеніту. Ступінь легованості залишкового аустеніту після випробувань нижча, ніж у термообробленому стані, а ступінь легованості евтектичного карбіду трохи вища. Такий перерозподіл легуючих елементів забезпечує зниження кількості залишкового аустеніту з 13,0% до 9% і відповідно зміцнення чавуну.

Проведені порівняльні випробування на зносостійкість зразків чавуну типу ИЧХ16НМФТ після термічної обробки на бейніт і чавуну з вмістом хрому 21%, відібраних від наплавленого шару композитних валків, отриманих методом електрошлакового наплавлення в умовах ЗАТ “НКМЗ”, після нормалізації. Зіставлення отриманих даних свідчать про доцільність при виготовленні композитних валків використовувати чавун з вмістом хрому 16% з наступною термічною обробкою на бейніт, що забезпечує істотне скорочення витрат (~ на 10%, на одну тону виробів) на вихідні матеріали при збереженні високого рівня зносостійкості (акт від 24 грудня 2004 року).

Рекомендується здійснювати термічну обробку валків з наплавленим шаром за режимами, розробленими в дійсній роботі і захищеними патентами України (деклараційні патенти №№ 59272 А та 69795 А).

На підставі теоретичних розробок та експериментальних досліджень сформульовані рекомендації ЗАТ “Дніпропромліт” з питань оптимізації складу і режимів термічної обробки на бейніт високохромистого чавуну, який використовується для виготовлення куль, що мелють (акт від 25 січня 2005 року).

чавун бейніт абразивний термічний

ВИСНОВКИ ПО РОБОТІ

В дисертації викладені теоретичні узагальнення і запропоновані нові рішення наукових і практичних задач, що є базовими для розробки оптимальних режимів термічної обробки білих високохромистих чавунів. Це дозволить керувати структурою і властивостями досліджуваних чавунів з метою підвищення їх зносостійкості.

1. Аналіз літератури свідчить про те, що вивчення закономірностей формування структури, особливостей проміжного перетворення аустеніту у високохромистих чавунах і впливу легуючих елементів на кінетику розпаду аустеніту та на зносостійкість білих високохромистих чавунів, є актуальною задачею.

2. Металографічним методом вивчені закономірності структуроутворення в чавуні ИЧХ16НМФТ у литому стані. Отримали розвиток уявлення про те, що:

структура чавуну типу ИЧХ16НМФТ у литому стані являє собою карбідну евтектику аустеніт-карбід (Сг,Fе)7С3, продукти розпаду аустеніту (структури перлітного класу, мартенсит, бейніт), виділення вторинних карбідів і залишковий аустеніт, що розташовується як на периферії дендритних гілок первинних кристалів перетвореного аустеніту, так і в колоніях карбідної евтектики;

структура чавуну типу ИЧХ16НМФТ чуттєва до швидкості охолодження при кристалізації. Встановлено швидкість охолодження (~0,2 °С/хв), при якій направленість евтектичних карбідів мінімальна, продукти розпаду аустеніту максимально однорідні, кількість залишкового аустеніту мінімальна (~12%).

3. За допомогою поліхроматичного методу Лауе уточнені кристалічна структура і симетрія монокристалів карбіду Ме7С3, екстрагованих з усадочної раковини синтетичного високохромистого чавуну. Показано, що ґратка карбіду Ме7С3 відноситься до дифракційного класу D6h=6/mmm, просторової групи C46v=P63mc. Тип ґратки віднесений до гексагональної сингонії.

4. На підставі даних рентгеноструктурного, дилатометричного і металографічного методів аналізу встановлено, що:

в литій структурі високохромистого (“експериментального”) чавуну і чавуну типу ИЧХ16НМФТ виявлені тільки карбіди типу Ме7С3, наявність цементиту не встановлено;

розпад переохолодженого аустеніту в литому високохромистому чавуні (“експериментальному”) цілком (100%) відбувається в перлітній області температур дифузійним шляхом з утворенням евтектоїду, що складається з фази з високим ступенем досконалості кристалічної структури і карбідів типу Ме7С3;

вперше показано, що в литому чавуні типу ИЧХ16НМФТ розпад переохолодженого аустеніту частково відбувається як в перлітній області температур по дифузійному механізму, так і в бейнітній області температур по зсувно-дифузійному механізму. У зв'язку з цим у литій структурі чавуну типу ИЧХ16НМФТ присутня фаза з різним ступенем досконалості кристалічної ґратки (фаза евтектоїду, фаза бейніту і мартенсит), деяка кількість залишкового метастабільного аустеніту і карбіди типу Ме7С3.

5. На основі даних локального рентгеноспектрального аналізу по розподілу легуючих елементів між фазами і структурними складовими в чавуні типу ИЧХ16НМФТ в литому стані показано, що в досліджуваному інтервалі швидкостей охолодження формується дендритна ліквація за рахунок нерівномірного розподілу Mo, Mn, Cr і Cu, що і приводить до неоднорідності структури продуктів розпаду аустеніту. Зі зниженням швидкості охолодження спостерігається зменшення кількості залишкового аустеніту, підвищення ступеня його легованості, а також збільшення кількості розчиненого молібдену в евтектичному карбіді (Cr,Fe)7C3, що веде до підвищення твердості чавуну типу ИЧХ16НМФТ. “Експериментальний” чавун в литому стані не схильний до дендритної ліквації.

6. Вперше побудовано ізотермічні і термокінетичні діаграми розпаду переохолодженого аустеніту в “експериментальному” високохромистому чавуні і чавуні типу ИЧХ16НМФТ. Вперше встановлено критичні температури Ас1, Acm, Мн в залежності від вмісту хрому, легуючих елементів і швидкості охолодження при кристалізації. Показано спадкоємний зв'язок кінетики фазових перетворень в твердому стані з вихідною литою структурою дослідженого чавуну, що повинно враховуватися при розробці режимів термічної обробки конкретних деталей.

7. Детально вивчені закономірності структуроутворення у високотемпературній і проміжній областях температур розпаду переохолодженого аустеніту в досліджуваних високохромистих чавунах типу ИЧХ16НМФТ. Показано, що у високотемпературній області розпад аустеніту здійснюється по абнормальному механізму. Це приводить до формування евтектоїду (ферит+Me7C3), який утворюється з поділом фаз. В проміжній області температур виявлене утворення бейнітних структур з -фазою різної форми, залишкового аустеніту чи карбіду (Me7C3). В досліджуваних чавунах проміжне перетворення сполучається з мартенситним, про що свідчить наявність пакетного чи дрібноголчастого мартенситу. Встановлено кристалографічні співвідношення аустеніт/феррит, аустеніт/мартенсит, які відповідають співвідношенню Курдюмова-Закса. Це дозволяє віднести бейнітні структури, що спостерігаються, до “нижнього” бейніту.

8. Для одержання максимальної твердості і зносостійкості виробів з чавуну типу ИЧХ16НМФТ в промислових умовах рекомендується термічна обробка з ізотермічною витримкою в області бейнітного перетворення. Режими термічної обробки захищені патентами України (деклараційний патент 59272 А; деклараційний патент 69795 А).

9. Вивчено зносостійкість чавуну типу ИЧХ16НМФТ у литому і термообробленому станах в процесі випробування на ударно-абразивний знос. Показано, що:

втрата маси зразка (Р, г), не залежно від передісторії, зі збільшенням часу іспитів з 20 до 100 хвилин зростає; відносна ударно-абразивна зносостійкість () також зростає, а інтенсивність зношування (IИ, х 10-3 г/хв) зменшується;

максимальні показники зносостійкості спостерігаються після термічної обробки на бейніт, мінімальні після термічної обробки на перліт, проміжні - у литому стані.

10. Вивчено структурні зміни в чавуні ИЧХ16НМФТ в процесі випробувань на ударно-абразивний знос. Показано, що:

не залежно від передісторії зразка після випробувань спостерігається збільшення розміру надлишкових карбідів у продуктах розпаду аустеніту;

в литому стані, і в зразках, оброблених на перліт, після випробувань в ділянках залишкового метастабільного аустеніту, як в евтектиці, так і на периферії первинних дендритів, з'являється мартенсит, кількість якого зростає зі збільшенням часу випробування;

після термічної обробки на бейніт, в результаті випробувань залишковий аустеніт стабілізується і не перетерплює мартенситного перетворення, в ділянках залишкового аустеніту спостерігаються сліди деформації у вигляді ліній зрушення.

11. Вивчено зміну властивостей, фазового складу та розподілу легуючих елементів в процесі випробування на ударно-абразивний знос в чавуні ИЧХ16НМФТ. Показано, що:

випробування на ударно-абразивний знос приводить до змін мікротвердості продуктів розпаду аустеніту і загальної твердості випробуваних зразків, як в литому, так і термообробленому станах. В процесі випробувань спостерігається зміцнення зразків. Максимальний приріст твердості спостерігається в зразках з бейнітною матрицею.

рентгенографічно показано, що кількість залишкового аустеніту в структурі досліджуваних чавунів після ударно-абразивного зносу зменшується в порівнянні з вихідним станом. Зменшення кількості залишкового аустеніту, зміна параметру ґратки аустеніту, ?-фази, що утворилася, свідчить про фазові перетворення і перерозподіл легуючих елементів під час ударно-абразивного зносу.

методом локального рентгеноспектрального аналізу показано, що ступінь легованості залишкового аустеніту після випробувань нижча, ніж у вихідному термообробленому стані, а ступінь легованості евтектичного карбіду вища, що забезпечує зниження кількості залишкового аустеніту з 13,0% до 9%, підвищення мікротвердості евтектичного карбіду і, відповідно, зміцнення чавуну.

12. Проведено зіставлення зносостійкості чавуну типу ИЧХ16НМФТ після термічної обробки на бейніт і чавуну з вмістом хрому 21%, отриманого методом електрошлакового наплавлення, підданого нормалізації. На підставі результатів теоретичних і експериментальних досліджень сформульовані та прийняті до використання рекомендації на ЗАТ “Новокраматорський машинобудівний завод” з питань доцільності при виготовленні композитних валків використовувати чавун з вмістом хрому 16% та наступною термічною обробкою на бейніт (деклараційні патенти №№ 59272 А та 69795 А), що приведе до істотного скорочення витрат на вихідні матеріали при збереженні високого рівня зносостійкості (акт від 24 грудня 2004 року).

13. На підставі теоретичних розробок та експериментальних досліджень сформульовані та прийняті до використання рекомендації на ЗАТ “Дніпропромліт” з питань оптимізації складу і режимів термічної обробки на бейніт високохромистого чавуну, який використовується для виготовлення куль, що мелють (акт від 25 січня 2005 року). Також наукові результати знайшли відображення в учбовому процесі на кафедрі металознавства Національної металургійної академії України. Вони використовуються в курсах лекцій, практичних та лабораторних заняттях з дисциплін: „Металознавство”, „Сплави на основі заліза”, „Леговані чавуни”, а також при виконанні студентами дипломних проектів та випускних магістерських робіт (акт від 3 лютого 2005 року).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНИЙ У РОБОТАХ

1. Закономірності структуроутворення та кінетики фазових перетворень в чавуні ИЧХ16НМФТ / В.З. Куцова, О.В. Швець, А.Ю. Куцов, М.А. Ковзель// Металознавство та обробка металів. - 2002. - №1-2. - С. 10-17.

2. Розподіл легуючих елементів в високохромистому чавуні ИЧХ16НМФТ / В.З. Куцова, А.Ю. Куцов, М.А. Ковзель, Г.В. Мамченко// Металознавство та обробка металів. - 2003. - № 4. - С. 23 - 33.

3. Куцова В.З., Евсюков М.Ф., Ковзель М.А. Кинетика распада переохлажденного аустенита в чугуне ИЧХ16НМФТ // Строительство, материаловедение, машиностроение. - 2002. - Вып. 15.- С. 117 - 122.

4. Куцова В.З., Куцов А.Ю., Ковзель М.А. Особенности формирования структуры в высокохромистых чугунах типа ИЧХ16НМФТ в результате термического упрочнения // Строительство, материаловедение, машиностроение. - 2003. -Вып. 22. - С. 54 - 59.

5. Бейнитное превращение в чугунах: структура, кинетика, свойства / Ю.Н. Таран, В.З. Куцова, А.Ю. Куцов, М.А. Ковзель// Строительство, материаловедение, машиностроение. - 2004. - Вып.26.- С. 38 - 61.

6. Куцова В.З., Куцов А.Ю., Ковзель М.А. Влияние перераспределения легирующих элементов при термической обработке на свойства высокохромистого чугуна // Перспективные задачи инженерной науки. - 2003. Вып. 5. - С. 249 - 259.

Додатково отримані результати відображені у публікаціях:

7. Нестеренко А.М., Куцова В.З., Ковзель М.А. Исследование кристаллической структуры карбидов типа Ме7С3 // Металлофизика и новейшие технологии. - 2003. - №1, С. 99-106.

8. Куцов А.Ю., Ковзель М.А. Закономірності структуроутворення в білих високохромистих чавунах при різних режимах термічної обробки // Металознавство та обробка металів. - 2003. - №1. - С. 59-61.

9. Kovzel M.A., Shvets O.V. Influence of cooling rate on the structure of the high-chromium white iron // Tagungsband 9. Studententag des Huttenwesens. - 2002. - Р. 119-123.

10. Структура, фазовый состав и свойства чугуна ИЧХ16НМФТ / В.З. Куцова, А.В. Швец, А.Ю. Куцов, М.Ф. Евсюков, М.А. Ковзель и др.// Перспективные задачи инженерной науки. - 2001. - №2. - С. 81-96.

11. Фазовый состав и свойства высокохромистых чугунов / В.З. Куцова, А.М. Нестеренко, А.Ю. Куцов, М.А. Ковзель// Перспективные задачи инженерной науки. - 2002. - №4. - С. 322-335.

12. Куцова В.З., Куцов А.Ю., Ковзель М.А. Влияние термической обработки на структуру и свойства высокохромистых белых чугунов // Оборудование и технологии термической обработки металлов и сплавов. - 2003. - С. 61-68.

13. Патент 59272 А, Україна, МКВ C21D 5/04. Спосіб термічної обробки високолегованого чавуну / В.З. Куцова, А.Ю. Куцов, М.А. Ковзель, Г.В. Мамченко. - 20021210426. - Заявлено 23.12.2002. - Опубл. 15.08.2003. Бюл. № 8.- С. 1.

14. Патент 69795 А, Україна, МКВ C21D 1/78. Спосіб термічної обробки відливків / В.З. Куцова, А.Ю. Куцов, М.А. Ковзель, Г.В. Мамченко. - 20031211118. - Заявлено 08.12.2003. - Опубл. 15.09.2004. Бюл. №9. - С. 2.

15. Структура и свойства композитных валков, полученных методом ЭШН / В.З. Куцова, А.Ю. Куцов, М.А. Ковзель, А.В. Кравченко; Оборудование и технологии термической обработки металлов и сплавов. - 2004. - С. 109 - 115.

АНОТАЦІЯ

Ковзель М.А. Закономірності структуроутворення, кінетики бейнітного перетворення в білих високохромистих чавунах і підвищення їх зносостійкості. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.16.01 - Металознавство і термічна обробка металів. - Національна металургійна академія України, Дніпропетровськ, 2005.

Дисертація спрямована на підвищення зносостійкості білих високохромистих чавунів, що працюють в умовах ударно-абразивного зносу.

Вперше для чавуну типу ИЧХ16НМФТ, закристалізованого з різними швидкостями охолодження, вивчені кінетика і побудовані ізотермічні і термокінетичні діаграми розпаду переохолодженого аустеніту, показаний спадкоємний зв'язок кінетики фазових перетворень в твердому стані з вихідною литою структурою дослідженого чавуну.

Вивчено закономірності структуроутворення у високотемпературній і проміжній області температур розпаду переохолодженого аустеніту досліджуваних високохромистих чавунів типу ИЧХ16НМФТ. Встановлено взаємозв'язок між структурними параметрами і механічними властивостями в литому і термооброленому станах.

Вперше показано, що в процесі ударно-абразивного зносу чавуну типу ИЧХ16НМФТ спостерігається перерозподіл легуючих елементів, що приведе до структурних змін і зміцнення чавуну. Максимальну зносостійкість забезпечує термічна обробка з ізотермічною витримкою в бейнітній області температур. Проведено порівняльні випробування чавуну з вмістом хрому 16% і 21% і запропоновані рекомендації з оптимізації складу і режимів термічної обробки на бейніт високохромистих чавунів.

Ключові слова: чавун, бейніт, -фаза, ізотермічні і термокінетичні діаграми, розпад переохолодженого аустеніту, аустенітизація, ізотермічна витримка, ударно-абразивний знос, зміцнення.

АННОТАЦИЯ

Ковзель М.А. Закономерности структурообразования, кинетики бейнитного превращения в белых высокохромистых чугунах и повышение их износостойкости. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.16.01 - Металловедение и термическая обработка металлов. - Национальная металлургическая академия Украины, Днепропетровск, 2005.

Диссертация направлена на повышение износостойкости белых высокохромистых чугунов, работающих в условиях ударно-абразивного износа.

В работе выполнен анализ зарубежной и отечественной литературы по влиянию легирующих элементов на кинетику распада переохлажденного аустенита, влиянию состава и структуры на эксплуатационные свойства, в частности, износостойкость белых высокохромистых чугунов.

Изучены закономерности формирования структуры, фазового состава, распределения легирующих элементов между фазами и структурными составляющими в литых исследуемых высокохромистых чугунах в зависимости от скорости охлаждения. Впервые для чугуна типа ИЧХ16НМФТ, закристаллизованного с различными скоростями охлаждения, изучена кинетика и построены изотермические и термокинетические диаграммы распада переохлажденного аустенита. Показана наследственная связь кинетики фазовых превращений в твердом состоянии с исходной литой структурой исследованного чугуна, что необходимо учитывать при разработке режимов термической обработки конкретных деталей. Неоднородность структуры продуктов распада аустенита в исследуемом чугуне типа ИЧХ16НМФТ обусловлена дендритной ликвацией, формирующейся при затвердевании.

Изучены закономерности структурообразования в высокотемпературной и промежуточной области температур распада переохлажденного аустенита в исследуемых высокохромистых чугунах типа ИЧХ16НМФТ. Установлена взаимосвязь между структурными параметрами и механическими свойствами в литом и термообработанном состоянии. Впервые получены количественные данные о перераспределении легирующих элементов в исследуемых чугунах на всех этапах термической обработки.

Изучена износостойкость чугуна ИЧХ16НМФТ в литом и термообработанном состоянии в процессе испытаний на ударно-абразивный износ. Максимальные показатели износостойкости обеспечивает термическая обработка с изотермической выдержкой в бейнитной области температур. Впервые показано, что в процессе ударно-абразивного износа чугуна ИЧХ16НМФТ наблюдается перераспределение легирующих элементов, что приводит к структурным изменениям и упрочнению чугуна.

Проведены сравнительные испытания чугуна с содержанием хрома 16% и 21%. На основании проведенных сравнительных испытаний предложены рекомендации по оптимизации состава и режимов термической обработки на бейнит высокохромистых чугунов.

Ключевые слова: чугун, бейнит, - фаза, изотермические и термокинетические диаграммы, распад переохлажденного аустенита, аустенитизация, изотермическая выдержка, ударно-абразивный износ, упрочнение.

SUMMARY

Kovzel' M.A. Regularity of structure formation, kinetics of bainite transformation in white high-chromium cast irons and increasing of their durability. Manuscript.

Thesis submitted for the award of the scientific degree of the candidate of technical sciences on speciality 05.16.01 - Physical metallurgy and heat treatment of metals. - National Metallurgical Academy of Ukraine, Dnipropetrovsk, 2005.

Thesis is devoted to increasing of durability of white high-chromium cast irons working in shock-and-abrasive deterioration conditions.

For the first time it has been studied the kinetics for cast iron solidificated at different cooling rates and isothermal and thermo-kinetics graphs of supercooled austenite transformation have been drawn. It has been also demonstrated the inheritance connection of phase transformations kinetics in solid state with basic as-cast structure of examined cast iron.

Regularities of structure formation in high-temperature and bainitic areas of supercooled austenite transformation temperatures of examined high-chromium cast irons ИЧХ16НМФТ have been investigated. Relationship between structure parameters and mechanical properties in as-cast and heat treated conditions has been determined. It has been demostrated that during the process of shock-and-abrasive deterioration of cast iron ИЧХ16НМФТ one can observe redistribution of alloying elements. It causes structural changes and hardening of cast iron. Heat treatment with isothermal soaking in the bainitic area of temperatures provides maximal value of durability. Comparative tests of cast irons with 16% and 21% chromium content have been made. The recommendations for composition optimization and heat treatment conditions on bainite of high-chromium cast irons have been proposed.

...