Influence of the Cast Iron’s Chemical Composition on the Interphase Distribution of Cr After Annealing at 690 °c

Abstract

Цель. В научной работе необходимо установить влияние химического состава Fe-C-Cr-Mn-Ni чугуна на содержание хрома в металлической основе, карбидах, а также коэффициент межфазного распределения хрома после отжига при 690 °С (КР Cr 690 ). Методика. Исследовали чугуны, содержащие 1,09-3,91 % С; 11,43-25,57 % Cr; 0,6-5,4 % Mn; 0,19-3,01 % Ni и 0,8-1,2 % Si. Анализ распределения хрома производили с использованием методов математической статистики. Чугун выплавляли в индукционной печи емкостью 60 кг. Результаты. Применение методов активного планирования эксперимента 2 4-1 позволило установить регрессионные зависимости концентрации хрома в основе и карбидах, а также коэффициент его межфазного распределения от содержания в чугуне С, Cr, Mn и Ni. Хром после отжига преимущественно концентриро-вался в карбидах. Содержание хрома в основе изменялась от 3,94 % при 3,23 % С, 5,4 % Mn, 11,43 % Cr и 3,01 % Ni -до 17,43 % при 1,09 % С, 0,60 % Mn, 25,57 % Cr и 1,32 % Ni. Минимальное значение коэффи-циента распределения КР Cr 690 составило 2,1 в чугуне состава 1,09 % С, 0,6 % Mn, 11,43 % Cr и 0,19 % Ni, а максимальное -9,4 при 3,91 % С, 0,6 % Mn, 11,43 % Cr и 3,01 % Ni. Распределение хрома определялось количеством и типом образующихся карбидов. В процессе отжига состав карбидов формировался в резуль-тате конкурирования карбидообразующих элементов и замещения атомов железа и марганца атомами хро-ма. Научная новизна. Авторами получены регрессионные зависимости содержания хрома в основе, карби-дах и коэффициент его межфазного распределения от химического состава Fe-C-Cr-Mn-Ni чугуна после отжига при 690 °С. Практическая значимость. Полученные зависимости позволяют прогнозировать со-держание хрома в металлической основе и могут быть использованы при разработке новых составов износо-стойких чугунов, а также при выборе режимов термической обработки.Ключевые слова: чугун; хром; распределение; карбид; металлическая основа ВведениеПрименение комплексного легирования вы-сокохромистых чугунов позволяет формиро-вать в них структуры, состоящие из заданного типа карбидов и соответствующей металличе-ской основы, что существенно повышает экс-плуатационные свойства литых деталей [16][17][18]20]. В период кристаллизации и охлаждения в этих чугунах образуются неравновесные струк-туры, вследствие чего при термической обра-ботке содержание хрома в карбидах повышает-ся, а в металлической основе -снижается [3, 5, 10, 11]. Особенно сильные изменения химиче-ского состава металлической основы протекают в локальных объемах возле карбидов [19]. Го-могенизация металлической основы затруднена из-за сильного легирования твердого раствора.Высокохромистые чугуны, легированные мар-ганцем и никелем, подвергаются отжигу для сня-тия напряжений или придания им необходимых свойств. По ГОСТ 7769-82 [4] рекомендуется для снижения твердости и улучшения обрабатываемо-сти резанием отливок из высокохромистых чугу-нов проводить отжиг (высокого отпуска) при 60