Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Состав и структура поверхностного слоя в композиционных отливках из серого чугуна, сформированного лигатурами системы хром – ферробор

Павел Георгиевич Овчаренко, М. И. Мокрушина, А. Ю. Лещев

Аннотация


Рассмотрен способ получения композиционных поверхностно-легированных отливок из серого чугуна СЧ25 методом литья по газифицируемым моделям с применением лигатур, содержащих хром и ферробор, нанесенных в виде слоя пасты на поверхность литейных форм. Определены микроструктура, фазовый состав легированного слоя и микротвердость структурных составляющих. Проведены механические испытания образцов чугуна на сжатие и изнашивание. Установлено протекание самораспространяющегося высокотемпературного синтеза между компонентами лигатур, нанесенных на поверхность литейных форм при изготовлении отливок. Установлены тип и состав боридов и карбоборидов, формирующихся в легированном слое. Проведен анализ влияния параметров легированного слоя на свойства композиционных отливок.


Ключевые слова


композиционные отливки; бориды; карбобориды; легированный слой; самораспространяющийся высокотемпературный синтез; литье по газифицируемым моделям

Полный текст:

PDF

Литература


Полевой С. Н., Евдокимов В. Д. Упрочнение металлов: Справочник. М.: Машиностроение, 1986. 320 с.

Ефимов В. А., Анисович Г. А., Бабич В. Н. и др. Специальные способы литья: справочник / Под общ. ред. В. А. Ефимова. М.: Машиностроение, 1991. 436 с.

Амосов А. П., Самборук А. Р., Яценко И. В., Яценко В. В. Применение процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза для получения композиционных керамико-металлических порошков на основе карбида титана и железа // Вестник Пермского национального исследовательского университета. Машиностроение, материаловедение. 2018. Т. 20, № 4. С. 5 – 14. DOI: 10.15593/2224-9877/2018.4.01

Шляхова Г. В., Баранникова С. А., Бочкарева А. В. и др. Исследование структуры биметалла конструкционная углеродистая сталь – нержавеющая сталь // Известия вузов. Черная металлургия. 2018. Т. 61, № 4. С. 300 – 305. DOI: 10.17073/0368-0797-2018-4-300-305

Wrobel T. Characterization of bimetallic castings with an austenitic working surface layer and an unalloyed cast steel base // J. of Mater. Eng. and Performance. 2014. V. 23, No. 5. P. 1711 – 1717. DOI: 10.1007/s11665-014-0953-4

Javarheri V., Rastegari H., Naseri M. Fabrication of plain carbon steel/high chromium white cast iron bimetal by a liquid-solid composite casting process // Int. J. of Minerals Metallurgy and Materials. 2015. V. 22. P. 950 – 955. DOI: 10.1007/s12613-015-1154-3

Dulska A., Studnicki A., Szajnar J. Reinforcing cast iron with composite insert // Archives of Metallurgy and Materials. 2017. V. 62, No. 1. P. 355 – 357. DOI: 10.1515/amm-2017-0054

Walasek A., Szajnar J. The mechanism of the surface alloy layer creation for cast steel // Archives of Foundry Engineering. 2017. V. 12. P. 115 – 118. DOI: 10.2478/ v10266-012-0022-0

Birol Y. Grain refining efficiently of Al – Ti – C alloys // J. of Alloys and Compounds. 2006. V. 422. Р. 128 – 131. DOI: 10.1016/j.jallcom.2005.11.059

Xiangfa Liu, Zhenqing W., Zuogui Z., Xiufang B. The relationship between microstructure and refining performance of Al – Ti – C master alloys // Materials Science and Engineering. 2002. V. 332A. P. 70 – 74. DOI: 10.1016/S0921- 5093(01)01751-8

Пантелеева А. В., Никонова Р. М. Модифицирование алюминия упрочняющими фазами TiB2 и TiC методом СВС в расплаве // Химическая физика и мезоскопия. 2019. Т. 21, № 1. С. 65 – 69. DOI: 10.15350/17270529.2019.1.9

Ding H.-M., Liu X.-F., Lin Y., Zhao G.-O. The Influence of forming processes on the distribution and morphologies of TiC in Al – Ti – C master alloys // Scripta Mater. 2007. V. 57. Р. 575 – 578. DOI: 10.1016/j.scriptamat.2007.06.028

Овчаренко П. Г., Лещев А. Ю., Махнева Т. М. Формирование карбида титана в поверхностном слое отливок из железоуглеродистых сплавов методом литья по газифицируемым моделям // МиТОМ. № 9(747). 2017. С. 49 – 53.

Овчаренко П. Г., Лещев А. Ю., Тарасов В. В., Балобанов Н. А. Влияние состава легирующих покрытий на характеристики поверхностного слоя в композиционных отливках // Металлург. 2020. № 11. С. 88 – 92. DOI: 10.1007/s11015-021-01106-z

Шуляк В. С. Литье по газифицируемым моделям. Санкт-Петербург: НПО “Профессионал”, 2007. 408 с.

Патент 2391177 РФ. МПК В22С 3/00. Способ модифицирования поверхности отливок / Н. В. Нестеров, А. Г. Ермилов. Опубл. 10.06.2010 // Бюл. 2010. № 16.

Патент 2207218 РФ. МПК В22D 27/18. Способ изготовления композиционных чугунных отливок / Г. И. Сильман, Л. Г. Серпик, С. С. Гурин, Н. В. Дмитриева. Опубл. 27.06.2003 // Бюл. 2003. № 18.

Крутский Ю. Л., Гудыма Т. С., Дюкова К. Д. и др. Дибориды некоторых переходных металлов: свойства, области применения и методы получения. Часть 2. Дибориды хрома и циркония (обзор) // Известия вузов. Черная металлургия. 2021. Т. 64, № 6. С. 395 – 412. DOI: 10.17073/0368-0797-2021-6-395-412

Jordan L. R., Betts A. J., Dahm K. I. et al. Corrosion and passivation mechanism of chromium diboride coating on stainless steel // Corrosion Science. 2005. V. 47, No. 5. P. 1085 – 1096. DOI: 10.1016/j.corsci.2003.10.018

Yamada S., Hirao K., Yamauchi Y., Kanzaki S. Mechanical and electrical properties of B4C – CrB2 ceramic fabricated by liquid phase sintering // Ceramic International. 2003. V. 29, No. 3. P. 299 – 304. DOI: 10.1016/S0272-8842(02)00120-7

Чугун: Справ. изд. / Под ред. А. Д. Шермана и А. А. Жукова. М.: Металлургия, 1991. 576 с.

Патент 2735384 РФ. МПК В22С 9/04, В22D 27/18. Способ легирования поверхности отливок из железоуглеродистых сплавов боридами хрома / П. Г. Овчаренко, А. Ю. Лещев, В. В. Тарасов и др. / Опубл. 30.10.2020 // Бюл. 2020. № 31.

Дементьев В. Б., Овчаренко П. Г., Лещев А. Ю. Влияние углерода в железоуглеродистых расплавах на структуру и состав легированных хромом поверхностей отливок при литье по газифицируемым моделям // МиТОМ. 2012. № 9(687). С. 27 – 29.

Банных О. А., Будберг П. В., Алисова С. П. и др. Диаграммы состояния двойных и многокомпонентных систем на основе железа: справочник. М.: Металлургия, 1986. 440 с.

Марукович Е. И., Карпенко М. И. Износостойкие сплавы. М.: Машиностроение, 2005. 428 с.

Чернышов Е. А. Литейные сплавы и их зарубежные аналоги: Справочник. М.: Машиностроение. 2006. 336 с.

Гарбер М. Е. Износостойкие белые чугуны: свойства, структура, технология, эксплуатация. М.: Машиностроение, 2010. 280 с.




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2024.1.14-20


© Издательский дом «Фолиум», 1998–2024