- •Курс лекций по «специальным чугунам»
- •Глава 1. Классификация специальных чугунов. Особенности процессов их легирования и термической обработки
- •Классификация специальных чугунов
- •1.2. Особенности легирования
- •1.2.1. Особенности жидкого состояния
- •1.2.2. Первичные фазы и распределение легирующих элементов в чугунах
- •III группа
- •1.3. Особенности термической обработки
- •1.3.1. Изотермическая закалка
- •1.3.2. Нормализация
- •1.3.3. Улучшение
- •Глава 2. Отливки из коррозионностойких чугунов
- •2.1. Процессы коррозии в чугуне
- •2.2. Отливки из хромистых чугунов
- •2.2.1. Влияние химического состава на коррозионную стойкость
- •2.2.2. Марки хромистых коррозионностойких чугунов, их основные свойства, области применения
- •2.3 Отливки из высококремнистых чугунов
- •2.3.1 Влияние химического состава на структуру и свойства
- •2.3.2 Марки кремнистых коррозионностойких чугунов, их основные свойства, области применения
- •Глава 3. Отливки из жаростойких чугунов
- •3.1. Общая характеристика
- •3.2. Отливки из алюминиевых чугунов
- •3.2.1. Формирование структуры
- •3.2.2. Марки жаростойких алюминиевых чугунов, их основные свойства, области применения
- •3.3. Отливки из хромистых жаростойких чугунов
- •3.3.1. Влияние хрома на жаростойкость чугунов
- •3.3.2. Марки жаростойких хромистых чугунов, их основные свойства, области применения
- •3.4. Отливки из кремнистых чугунов
- •3.4.1. Влияние кремния на структуру и свойства чугунов
- •3.4.2. Марки кремнистых жаростойких чугунов, их основные свойства, области применения
- •3.5. Отливки из комплексно-легированных жаростойких чугунов
- •Глава 4. Отливки из жаропрочных чугунов
- •4.1. Общая характеристика
- •4.2. Марки жаропрочных чугунов, их основные свойства, области применения
- •Глава 5. Отливки из износостойких чугунов
- •5.1. Процессы абразивного изнашивания
- •5.2. Влияние химического состава на свойства чугунов
- •5.3. Влияние структуры на износостойкость
- •5.3.1. Влияние карбидной фазы
- •5.3.2. Влияние металлической основы
- •5.4. Влияние термической обработки
- •5.5. Марки износостойких чугунов, их основные свойства, области применения
- •5.6. Комплексно-легированные белые износостойкие чугуны
- •Глава 6. Отливки из антифрикционных чугунов
- •6.1. Общая характеристика
- •6.2. Марки антифрикционных чугунов, их основные свойства, области применения
- •Глава 7. Чугуны для отливки валков
- •7.1. Классификация валков
- •7.2. Виды валков, их химический состав, свойства и применение
- •Химический состав рабочего слоя валков
- •7.3. Влияние легирующих элементов на свойства рабочего слоя двухслойных валков
- •Глава 8. Технологические особенности изготовления отливок из специальных чугунов
- •8.1. Особенности плавки и заливки форм
- •8.2. Литейные свойства специальных чугунов
- •8.3. Особенности технологии формы в зависимости от свойств специальных чугунов
- •8.4. Механическая обработка отливок
5.3.2. Влияние металлической основы
Высокая износостойкость определяется также металлической основой, в которой закреплены карбиды.
В настоящее время нет единого мнения, какой должна быть металлическая матрица. Замечено, что матрица износостойкого чугуна должна быть достаточно прочной, чтобы не разрушаться при приложении нагрузок, износостойкой, чтобы сопротивляться истиранию, и достаточно вязкой, чтобы препятствовать выкрошиванию карбидов. Оптимальный тип структуры матрицы зависит от удельного давления. Наиболее благоприятной является аустенитно-мартенситная матрица, так как мартенсит хорошо сопротивляется износу, а аустенит наиболее вязкой составляющей, препятствующей выкрашиванию карбидов.
Особенно высокое сопротивление разрушению оказывают сплавы с нестабильной аустенитно-мартенситной основой, когда нестабильный аустенит упрочняется под действием абразива. Такое упрочнение достаточно эффективно в случае преобладания в структуре мартенсита (содержание аустенита должно составлять 15 -30 %).
Высокой абразивной износостойкостью обладают сплавы с мартенситной основой. Мартенситная матрица выгодна в тех случаях, когда характер износа приближается к эррозии. При высоких давлениях, больших углах атаки абразива и наличии ударов целесообразна аустенитная матрица.
В зависимости от конкретных условий работы данного изделия (температура, скорость перемещения абразива, характеристики абразива, удельные нагрузки и т.д.) большей износостойкостью могут обладать изделия как со стабильной мартенситной, так и с метастабильной аустенитной или аустенитно-мартенситной структурой, и без проведения соответствующих испытаний заранее предсказать необходимую структуру металлической основы почти невозможно. Наиболее общие рекомендации сводятся к следующему:
- для условий "чисто" абразивного изнашивания при небольших нагрузках наиболее износостойкой будет мартенсито-карбидная структура сплавов с высокими значениями твердости и микротвердости и достаточными прочностными и пластическими свойствами, способными выдерживать данные рабочие нагрузки, а также сплавы с матрицей, состоящей из мартенсита и метастабильного аустенита;
- при больших нагрузках или для условий ударно-абразивного износа необходимо обеспечивать в сплавах аустенитно-карбидную структуру (стабильные и метастабильные аустенитные стали, белые чугуны с высоким содержанием аустенита).
При изменении условий испытания или эксплуатации может измениться механизм изнашивания и большей износостойкостью будут обладать сплавы другого состава и структуры.
Сплавы с нестабильной аустенитной структурой обладают более высокой износостойкостью, чем сплавы со стабильной основой. Высокая стойкость первых связана с превращениями в поверхностных слоях детали в процессе изнашивания (превращение аустенита в мартенсит, изменение структуры самого аустенита, выделение дисперсных карбидов по плоскостям скольжения, перераспределение структурных составляющих и т.д.). Износостойкость таких сплавов увеличивается при наличии однородной карбидной фазы.