Визначення закономірностей формування бейнітної структури матриці в високохромистому чавуні. Характеристика розподілу легуючих елементів між фазами і структурними складовими в литому стані та в процесі термічного оброблення високохромистих чавунів.
Аннотация к работе
Високохромисті чавуни часто застосовуються для виготовлення відповідальних деталей, що працюють в умовах підвищених температур і ударно-абразивного зносу, таких як тіла для розмелу твердих матеріалів, литі валки для гарячої і холодної прокатки і т. ін. Отже, для розробки режимів термічного зміцнення, що дозволяють підвищити термін служби виробів з високохромистих чавунів, необхідно вивчити особливості формування структури, кінетику перетворення переохолодженого аустеніту в бейнітній області температур у цих чавунах, їх механічні властивості та ударно-абразивну зносостійкість. Режими термічного зміцнення білих високохромистих чавунів, що включають аустенітизацію й ізотермічні витримки в бейнітній області температур, дозволяють підвищити комплекс механічних і експлуатаційних властивостей чавунів, скоротити витрати на основні легуючі і допоміжні матеріали й устаткування в умовах машинобудівних, ливарних і металургійних підприємств України. Дисертація виконувалася відповідно до напрямків науково-дослідних робіт кафедри матеріалознавства Національної металургійної академії України: №№ 0100U000771, 0100U000760 за темою "Розробка способів поліпшення механічних і експлуатаційних властивостей функціональних матеріалів, в яких реалізуються зсувні перетворення", №0103U003205 за темою "Підвищення механічних і експлуатаційних властивостей функціональних матеріалів за рахунок зсувних перетворень", №0106U010139 за темою "Розробка нових функціональних матеріалів з нанокристалічною матрицею для потреб машинобудування", №0106U009051 за темою "Розробка конкурентоспроможних способів збільшення зносостійкості композитних прокатних валків з високохромистого чавуну для станів гарячої прокатки". При проведенні досліджень були використані сучасні методи: визначення хімічного складу чавуну та механічних випробувань; світлової мікроскопії для аналізу структури чавуну; карбідного, рентгеноструктурного і локального мікрорентгеноспектрального аналізів; вимірювання твердості та мікротвердості; просвічувальної та скануючої електронної мікроскопії для аналізу тонкої структури чавуну; дилатометричного і калориметричного дослідження; гравіметричного вагового аналізу; випробування на ударно-абразивне зношування.Перший розділ містить аналіз найбільш значимих робіт, присвячених науковій проблемі, що розвязується в дисертаційній роботі: вивченню 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. В процесі досліджень виявлено наступне: структура високохромистого чавуну в литому стані являє собою карбідну евтектику аустеніт-карбід (Cr,Fe)7С3, виділення вторинних карбідів і залишковий аустеніт, що розташовується як на периферії дендритних гілок первинних кристалів аустеніту, так і в колоніях карбідної евтектики, продукти розпаду аустеніту (троостит, бейнітні агрегати, пакетний мартенсит). За допомогою локального рентгеноспектрального аналізу встановлено, що в досліджуваному чавуні формується дендритна ліквація за рахунок нерівномірного розподілу молібдену і хрому, що і приводить до неоднорідності структури продуктів розпаду аустеніту. За допомогою калориметричного аналізу показано, що на термограмах нагріву досліджуваного чавуну зафіксовані ефекти, які відповідають перетворенню евтектоїду ? (Cr, Fe)7C3 в аустеніт, розчиненню карбіду (Cr, Fe)7C3 в аустеніті, плавленню евтектики ? (Cr, Fe)7C3. Рівень твердості чавуну з вмістом хрому 21,0-21,4% після різних режимів ізотермічного оброблення визначається як ступенем легованості продуктів розпаду перетвореного аустеніту, особливо, кремнієм і марганцем у сумі, кількістю і ступенем легованості залишкового аустеніту, так і ступенем легованості хромом і молібденом евтектичного карбіду.Після термічного оброблення чавуну за режимом 3 (Тауст=1050°С, ?ауст=1год, Тізот=350°С, ?ізот=1год30хв), який забезпечує найвищі показники твердості в порівнянні з іншими випробуваними режимами, спостерігається рекристалізація залишкового аустеніту, укрупнення вторинних карбідів і формування дрібноголчастого мартенситу в ділянках залишкового аустеніту; формується наноструктурна бейніто-мартенситна матриця (товщина пластин а-фази в бейніті складає »20-30нм); присутня велика кількість метастабільного залишкового аустеніту і ?-фази з високим ступенем недосконалості кристалічної ґратки. Вперше встановлено, що рівень твердості високохромистого чавуну визначається як ступенем легованості продуктів розпаду аустеніту, особливо вмістом кремнію і марганцю, так і кількістю і ступенем легованості залишкового аустеніту, а також ступенем легованості хромом і молібденом евтектичного карбіду.