ИЗНОСОСТОЙКИЙ ЧУГУН  

ИЗНОСОСТОЙКИЙ ЧУГУН — это специальный легированный чугун с высокой твёрдостью и отличными антифрикционными свойствами, широко применяемый для изготовления таких механических деталей, как направляющие станков, прокатные валки, футеровочные плиты шаровых мельниц и других машиностроительных компонентов. Основой производственного процесса является регулирование химического состава, контроль скорости охлаждения и проведение специальных режимов термической обработки для получения требуемой микроструктуры. Ниже приведено систематическое описание изготовления износостойких чугунов.

В зависимости от условий эксплуатации износостойкие чугуны подразделяются на две основные категории, каждая из которых имеет свои производственные приоритеты:

Антифрикционные чугуны (работающие в условиях смазки)

Область применения: направляющие станков, поршневые кольца, гильзы цилиндров и др.

Принцип изготовления: требуется относительно мягкая основа для удержания смазки, одновременно содержащая твёрдые фазы для восприятия трения. Обычно в качестве основы используется перлитный серый чугун или высокофосфористый чугун.

Ключевые технологические операции: повышение содержания фосфора (0,4%–0,6%) для образования высокотвёрдой фосфидной эвтектики, а также легирование хромом, молибденом, медью и другими элементами для упрочнения основы, повышения прочности и сопротивляемости заеданию.

Износостойкие чугуны (работающие в условиях сухого трения или абразивного износа)

Область применения: футеровочные плиты шаровых мельниц, лемехи, прокатные валки, молотки дробилок и др.

Принцип изготовления: требуется высокая и равномерная твёрдость по всему объёму, износостойкость обеспечивается в основном карбидами в белом чугуне.

Ключевые технологические операции: на основе белого чугуна с добавлением легирующих элементов (хрома, молибдена, никеля, ванадия) получают легированный белый чугун, либо применяют процесс «отбеливания» для получения поверхностного слоя белого чугуна при сохранении серого чугуна в сердцевине.

КОНТРОЛЬ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА

Соотношение легирующих элементов является определяющим фактором свойств износостойкого чугуна:

Углерод (C) и кремний (Si): углерод является основой для образования карбидов, повышает износостойкость, но снижает вязкость; кремний способствует графитизации. В износостойких чугунах обычно применяются низкоуглеродистые и низкокремнистые составы для стимулирования образования отбелённой структуры.

Хром (Cr): один из важнейших легирующих элементов. Хром образует высокотвёрдые карбиды типа (Cr,Fe)₇C₃, значительно повышая износостойкость и прокаливаемость. В высокохромистых чугунах содержание хрома может достигать 26%–32%.

Молибден (Mo), никель (Ni), медь (Cu):Эти элементы используются главным образом для повышения прокаливаемости основы., способствуют образованию мартенситной или бейнитной структуры, что позволяет улучшить вязкость при сохранении твёрдости.

Марганец (Mn): стабилизирует аустенит; в средне-марганцовистых высокопрочных чугунах его содержание повышено (5%–9,5%), что способствует формированию структуры мартенсита и остаточного аустенита.

Контроль примесей: содержание серы (S) и фосфора (P) должно строго контролироваться (обычно ≤ 0,1%) для предотвращения горячих трещин и снижения вязкости.