Межгосударственная образовательная организация высшего образования Кыргызско-Российский Славянский университет имени первого Президента Российской Федерации Б. Н. Ельцина, Бишкек, Кыргызская Республика ; Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова, Магнитогорск, Россия

С. Ю. Волков, и. о. ректора¹, доцент кафедры литейных процессов и материаловедения², канд. техн. наук

Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова, Магнитогорск, Россия

М. Г. Потапов, доцент кафедры литейных процессов и материаловедения, канд. техн. наук, эл. почта: potapovmg@mail.ru
Д. Е. Белкин, аспирант кафедры литейных процессов и материаловедения

ЗАО «Кушвинский завод прокатных валков», Кушва, Россия
А. А. Гулаков, главный металлург

Комплексно-легированные белые чугуны являются чрезвычайно важным классом конструкционных материалов с сочетанием уникальных свойств. Механические свойства, такие как твердость, прочность и износостойкость, а также структура отливок из этих чугунов определяются их составом и условиями кристаллизации, определяющими особенности строения и взаиморасположения фаз, и в не меньшей степени — условиями термической обработки. Металлическая основа исследованных комплексно-легированных высокохромистых чугунов состоит из аустенита и продуктов его распада (мартенсита, троостита, перлита). Количество продуктов распада аустенита определяется в первую очередь химическим составом и условиями кристаллизации. Элементы, стабилизирующие аустенит в эвтектоидном интервале температур (никель, марганец, медь, молибден), способствуют увеличению доли мартенсита и троостита в литом состоянии, а при закалке позволяют получать только мартенситную матрицу. Особенно это проявляется при комплексном легировании белых чугунов элементами, повышающими его закаливаемость и прокаливаемость: Ni, Мо, Сu, Мn, В, Тi. Результаты сравнительного исследования хорошо иллюстрируют небольшое различие в свойствах чугунов при различных видах термической обработки. Разница между минимальными и максимальными значениями твердости и износостойкости не превышает в среднем 15 %. Таким образом, в некоторых случаях можно не применять дорогостоящую операцию термической обработки — нормализацию, а подвергать отливки только отпуску при температуре 300–400 °С. Использовать отливки без термической обработки также не рекомендуется вследствие высоких остаточных напряжений, которые могут способствовать их разрушению в рабочих условиях.

1. Цыпин И. И. Белые износостойкие чугуны. Структура и свойства. — Москва : Изд-во «Металлургия», 1988. — 256 с.
2. Гарбер М. Е. Отливки из белых износостойких чугунов. — Москва : Изд-во «Машиностроение», 1972. — 112 с.
3. Рожкова Е. В., Романов С. М. Оптимизация составов износостойких хромистых чугунов // Металловедение и термическая обработка металлов. 1984. № 10. С. 45–50.
4. Шерман А. Д., Жуков А. А., Абдуллаев Е. В. и др. Чугун / под ред. Шермана А. Д. и Жукова А. А. — 1-е изд. — М. : Металлургия, 1991. — 576 с.
5. Косицина И. И., Сагарадзе В. В., Макаров А. В. и др. Влияние структуры на свойства белых хромистых чугунов // Металловедение и термическая обработка металлов. 1996. № 4. С. 7–10.
6. Колокольцев В. М., Назаров О. А. Износостойкие чугуны для отливок деталей дробеметных камер // Литейное производство. 1992. № 7. С. 11–12.
7. Рожкова Е. В., Романов О. М. Прокаливаемость износостойких легированных чугунов // Металловедение и термическая обработка металлов. 1985. № 7. С. 16–18.
8. Колокольцев В. М., Потапов М. Г., Михалкина И. В. Отливки из специальных чугунов. — Магнитогорск : ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова», 2022.
9. Шебатинов М. П., Болдырев Е. В. Влияние термообработки на структуру и свойства белого чугуна // Литейное производство. 1987. № 2. С. 8–10.
10. Гарбер M. E., Рожкова E. B., Цыпин И. И. Влияние углерода, хрома, кремния и марганца на прокаливаемость и износостойкость белых чугунов // Металловедение и термическая обработка металлов. 1969. № 5. С. 11–14.
11. Просвирин К. В., Тутов И. В., Энтин С. Д. Особенности фазовых превращений высокохромистых чугунов // Труды ЦНИИТМАШ. 1974. № 116. 80 с.
12. Потапова М. С., Морозова И. Г., Сокол И. Я. Вторичная твердость легированных белых чугунов // Металловедение и термическая обработка металлов. 1985. № 7. С. 18–20.
13. Sare I. R., Arnold В. К. The effect of neat treament on the gouging abrasion resistance of alloy white cast irons // Met. and Mater. Trans. A. 1995. Vol. 26, Iss. 2. 357.
14. Sinatora А., Роhl М., Waldherr E.-U. Wear induced martensite in high chromium cast iron // Scripta Metallurgica et Materialia. 1995. Vol. 32, Iss. 6. P. 857–861.
15. ГОСТ 4832-95. Чугун литейный. Технические условия. — Введ. 01.07.1999.
16. ГОСТ 2787-2019. Металлы черные вторичные. Общие технические условия. — Введ. 01.05.2022.
17. ГОСТ 1415-93 (ИСО 5445-80). Ферросилиций. Технические требования и условия поставки. — Введ. 01.01.1997.
18. ГОСТ 4755-91 ( ИСО 5446-80). Ферромарганец. Технические требования и условия поставки. — Введ. 01.01.1997.
19. ГОСТ 4757-91 (ИСО5448-81). Феррохром. Технические требования и условия поставки. — Введ. 01.01.1993.
20. ГОСТ 4759-91 (ИСО5452-80). Ферромолибден. Технические требования и условия поставки. — Введ. 01.01.1993.
21. ГОСТ 17293-93 (ИСО5450-80). Ферровольфрам. Технические требования и условия поставки. — Введ. 01.07.1995.
22. ГОСТ 849-97. Никель первичный. Технические условия. — Введ. 01.07.1998.
23. ГОСТ 859-2001. Медь. Марки. — Введ. 01.03.2002.
24. ГОСТ 4761-91 (ИСО5454-80). Ферротитан. Технические требования и условия поставки. — Введ. 01.01.1993.
25. ГОСТ 1089-82. Сурьма. Технические условия. — Введ. 01.01.1983.
26. ГОСТ 4756-91 (ИСО5447-80). Ферросиликомарганец. Технические требования и условия поставки. — Введ. 01.01.1997.
27. ГОСТ 14848-69. Ферробор. Технические условия. — Введ. 01.07.1970.
28. ГОСТ 295-98. Алюминий для раскисления, производства ферросплавов и алюминотермии. Технические условия. — Введ. 01.07.2001.
29. ГОСТ Р 8.585.2001. Термопары. Номинальные статические характеристики преобразования. — Введ. 01.07.2002.
30. ГОСТ 22975-78. Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Роквеллу при малых нагрузках (по Супер-Роквеллу). — Введ. 01.01.1979.
31. ГОСТ 9454-78. Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах. — Введ. 01.01.1979.
32. ГОСТ 23.208-79. Метод испытания материалов на износостойкость при трении о не жестко закрепленные абразивные частицы. — Введ. 01.03.1981.
33. ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. — Введ. 01.01.1986.
34. ГОСТ 7769-82. Чугун, легированный для отливоксо специальными свойствами. Марки. — Введ. 01.01.1983.
35. Unkic P., Popovic I., Zupan D. Vliyaniye termoobrabotki na svoystva visokochromnogo litya // Ljevarstvo. 1994. Vol. 36, Iss. 3. pp. 59–65.
36. Волков С. Ю., Колокольцев В. М., Потапов М. Г. Взаимосвязь механических свойств износостойких чугунов и марганцевых сталей // Литейное производство. 2023. № 11. С. 6–10.
37. Гулаков А. А., Потапов М. Г. Разработка и внедрение режима термической обработки валков для чистовых клетей станов горячей прокатки в условиях ЗАО «КЗПВ» // Литейное производство. 2023. № 12. С. 6–11.
38. Колокольцев В. М., Петроченко Е. В., Молочкова О. С. Металлургические факторы, влияющие на композиционную структуру, механические и эксплуатационные свойства комплексно-легированных белых чугунов // Литейщик России. 2023. № 8. С. 23–26.

39. Колокольцев В. М., Вдовин К. Н., Синицкий Е. В., Феоктистов Н. А. Оценка эксплуатационной стойкости и моделирование технологии изготовления отливки «Зуб ковша экскаватора» // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2015. № 4(52). С. 61–64.

40. Abdel-Aziz Kh., El-Shennawy M., Adel O. Microstructural characteristics and mechanical properties of heat treatment high-cr white cast iron alloys // International Journal of Applied Engineering Research. 2017. Vol. 12, Iss. 14. p. 4675–4686.
41. Bedolla-Jacuinde A., Guerra F. V., Mejı ́a I, Zuno-Silva J. et al. Abrasive wear of V–Nb–Ti alloyed high-chromium whiteirons // Wear. 2015. Vol. 332–333. P. 1006–1011.
42. Kawalec M. Modification of the high-alloyed white cast iron microstructure with magnesium master alloy // Archives of Foundry Engineering. 2013. Vol. 13, Iss. 2. P. 71–74.
43. Potapov M. G., Zaritskii B. B., Kuts N. A. Development and introduction of a new composition of wear-resistant cast iron with improved performance properties for castings of pump parts // Materials Science Forum. 2022. Vol. 1052 MSF. P. 304–312. DOI: 10.4028/p-ced6u8
44. Potapov M. G., Zaritskii B. B., Kuts N. A. The effect of cooling rate on structure, basic mechanical and special properties of complex alloyed manganese cast iron // Materials Science Forum. 2022. Vol. 1052 MSF. P. 292–303. DOI: 10.4028/p-5dbr6e