Влияние температуры изотермической выдержки на ликвацию и микромеханические характеристики хромомарганцевого чугуна

Abstract

RU: Цель. Исследование влияния легирующих элементов и их перераспределения между фазами и структурными составляющими в зависимости от температуры изотермических выдержек в хромомарганцевом чугуне на микромеханические характеристики с целью прогнозирования износостойкости в процессе эксплуатации. Методика. Объектом исследования в настоящей работе служили образцы опытно-промышленных плавок хромомарганцевого чугуна. Чугун подвергали аустенитизации при 950°С в течение 1 часа с последующими изотермическими выдержками при температурах 550°С, 500°С, 400°С, 350°С, 300°С, 250°С, 200°С , 150°С в течение 24 - 40часов. Распределение легирующих элементов между фазами и структурными составляющими хромомарганцевого чугуна в литом состоянии и после изотермических выдержек изучали с помощью электронного микроскопа JSM-840 с системой микроанализа “Link- 860/500”. Идентификацию фаз в исследованных чугунах проводили методом рентгеноструктурного анализа на дифрактометре ДРОН - 3М в FeК - излучении. Твердость хромомарганцевых чугунов в литом состоянии и после изотермических выдержек определяли методом Роквела Результаты. Проведенный комплекс исследований показал, что фазовые, структурные превращения и ликвационные процессы, развивающиеся в хромомарганцевом чугуне при изотермических выдержках в интервале температур от 200 до 550ºС, приводят к увеличению микротвердости и микромеханических характеристик матрицы, а микромеханические характеристики карбидов снижаются по сравнению с литым состоянием. Научная новизна. Установлено, что уровень твердости хромомарганцевого чугуна в литом состоянии и после изотермических выдержек определяется как степенью легированности матрицы, так и степенью легированности хромом эвтектического карбида и обусловлен фазовыми превращениями переохлажденного аустенита. Практическая значимость. Понимание механизмов фазовых превращений и структурных изменений, связанных с ликвационными процессами, и получение количественных закономерностей, описывающих формирование структурных составляющих при изотермических выдержках, позволит управлять структурой и свойствами, а также прогнозировать износостойкость изделий из хромомарганцевых чугунов.

UK: Мета. Дослідження впливу легуючих елементів та їх перерозподілу між фазами і структурними складовими залежно від температури ізотермічних витримок в хромомарганцевому чавуні на мікромеханічні характеристики з метою прогнозування зносостійкості в процесі експлуатації. Методика. Об'єктом дослідження в даній роботі служили зразки дослідно-промислових плавок хромомарганцевого чавуну. Чавун піддавали аустенітізациі при 950°С протягом 1 години з подальшими ізотермічними витримками при температурах 550°С, 500°С, 400°С, 350°С, 300°С, 250°С, 200°С, 150°С протягом 24 – 40 годин. Розподіл легуючих елементів між фазами та структурними складовими хромомарганцевого чавуну у литому стані та після ізотермічних витримок вивчали за допомогою електронного мікроскопу JSM-840 з системою мікроаналізу “Link- 860/500”. Ідентифікацію фаз в дослідних чавунах проводили методом рентгеноструктурного аналізу на дифрактометрі ДРОН - 3М в FeК - випромінюванні. Твердість хромомарганцевих чавунів у литому стані та після ізотермічних витримок визначали методом Роквела. Результати. Проведений комплекс досліджень показав, що фазові, структурні перетворення та лікваційні процеси, що розвиваються в хромомарганцевому чавуні при ізотермічних витримках в інтервалі температур від 200 до 550°С, призводять до збільшення мікротвердості і мікромеханічних характеристик матриці, а мікромеханічні характеристики карбідів знижуються в порівнянні з литим станом. Наукова новизна. Встановлено, що рівень твердості хромомарганцевого чавуну у литому стані та після ізотермічних витримок визначається як ступенем легованості матриці, так і ступенем легованості хромом евтектичного карбіду і обумовлений фазовими перетвореннями переохолодженого аустеніту. Практична значимість. Розуміння механізмів фазових перетворень та структурних змін, пов'язаних з лікваційними процесами, і отримання кількісних закономірностей, що описують формування структурних складових при ізотермічних витримках, дозволить управляти структурою і властивостями, а також прогнозувати зносостійкість виробів з хромомарганцевих чавунів.

EN: Purpose. Influence of alloying elements and their redistribution between phases and structural components, depending of isothermal soaking temperature in chromomagnetic cast iron on micromechanical characteristics for the prediction of wear resistance in service. Methodology. The object of investigation in this work were the samples of experimental-industrial melting chromomagnetic cast iron. Cast iron was subjected to austenitization at 950°C for 1 hour with further isothermal soaking at 550°C, 500°C, 400°C, 350°C, 300°C, 250°C, 200°C , 150°C for 24 - 40hrs temperatures. The distribution of alloying elements between phases and structural components of chromomagnetic cast iron in the cast state and after isothermal soaking were studied by means of electron microscope JSM-840 with the system of microanalysis “Link - 860/500”. Identification phases in the investigated cast irons were carried out by x-ray analysis on the diffractometer DRON - 3M in FeК radiation. Chromomagnetic hardness of cast irons in the cast state and after isothermal soaking were determined by the Rockwell method. Findings. Complex of investigations showed that the phase, structural transformations and phase separation processes, developing in chromomagneetic cast iron during isothermal soaking in the temperature range from 200 to 550ºС, increase the microhardness and mechanical characteristics of the matrix, micromechanical characteristics of the carbides are reduced in comparison with cast state. Originality. It was established that the level of hardness of chromomagnetic cast iron in the cast state and after isothermal soaking is defined as the degree of alloying matrix and degree of alloying eutectic chromium carbide and due to the phase transformations of supercooled austenite. Practical value. Understanding of the phase transformations mechanisms and structural changes associated with phase separation processes, and obtaining quantitative regularities describing the formation of structural components when insulated shutter speeds will allow you to control the structure and properties, and to predict the durability of chromomagnetic cast irons products.