ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЛИТЫХ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ
Сильман Г.И., Дмитриева Н.В. (БГИТА, г.Брянск, РФ)
The outcomes of mining and usage of rather cheap cast hard alloys on the basis Ferri lactas, close on hardness and wear resistance to cermet hard alloys are adduced. The new wear-resisting alloys intended for exact of cast parts, can find broad application as by the way foundry, and stuff for a surfacing.
Известные в настоящее время твердые сплавы (как металлокерамические, так и стеллиты) являются очень дорогими и малотехнологичными материалами, что существенно ограничивает возможные области их использования. Поэтому разработка более экономичных сплавов на железной основе, не уступающих по свойствам некоторым стандартным твердым сплавам, безусловно актуальна.
Новые сплавы представляют собой высокоуглеродистые легированные белые чугуны эвтектического или заэвтектического типа. Структура таких сплавов должна состоять из мартенситно-аустенитной матрицы и высокотвердых карбидных фаз типа МС, М7С3 (где М – металл, С – углерод) при их сочетании в виде эвтектик с композиционным построением, что обеспечивается за счет комплексного легирования сплавов хромом, ванадием и марганцем. Эти же элементы в сочетании с медью и молибденом обеспечивают высокую прокаливаемость сплавов, доводя ее до уровня самозакаливаемости отливок.
Разработанные сплавы отличаются высокой твердостью (64-68 НRC) и абразивной износостойкостью. Эти свойства могут быть обеспечены как непосредственно в литом состоянии (самозакаливающиеся сплавы), так и после термической обработки литых заготовок (термообрабатываемые сплавы). Изделия из сплавов по обоим вариантам получают точными методами литья (по выплавляемым моделям, в оболочковые формы) с единственной операцией механической обработки – шлифованием рабочих поверхностей. Эти методы обеспечивают достаточно высокую чистоту поверхности и соблюдение в отливке необходимых размеров. Изделия из самозакаливающихся сплавов подвергаются отпуску для снятия напряжений, изделия из термообрабатываемых сплавов – «мягкой» закалке (в масле или на воздухе) и низкотемпературному отпуску.
Экспериментально исследовали механические свойства и абразивную износостойкость разработанных сплавов в литых заготовках сечением 12х12 мм (твердость, ударная вязкость, износостойкость), 40х40 мм (твердость), в литых разрывных стандартных образцах диаметром 10 мм (предел прочности sВ). Испытания на износ проводили трением по абразивной ленте из корундовой шкурки на установке и по методике БГИТА (скорость движения абразивной ленты 6 м/мин, ударная нагрузка 3 МПа). Износ определяли по потере массы в процессе изнашивания. Относительную абразивную износостойкость оценивали по отношению к эталону из стали 45 с твердостью 200 НВ.
Результаты испытаний показали, что твердость образцов мало зависит от сечения (от 65-68 НRC на образцах 12х12 мм до 64-66 HRC на образцах 40х40 мм). Твердость термообрабатываемых сплавов может достигать 67-70 HRC. Сплавы обладают достаточно высокими прочностными свойствами (sВ = 520-590 МПа) и удовлетворительной ударной вязкостью (на ненадрезанных образцах сечением 10х10 мм КС = 3,0-4,0 Дж/см2). Коэффициент относительной износостойкости составил от 9 до 14, что в среднем соответствует износостойкости сплава ВК 20 [1].
Производственные испытания литых твердых сплавов проведены на различных изделиях.
Разработанный процесс получения точнолитых изделий использован в мелкосерийном производстве режущих элементов (ножей), применяемых при изготовлении на ООО «Инструмент» (г.Брянск) фрез для обработки древесины (взамен ножей из сплавов ВК). Экономический эффект от использования таких элементов ножей составляет около 400 руб. на 1 кг изделий [2].
На Брянском АО «Термотрон» организовано производство точнолитых дробеметных лопаток из литых термообрабатываемых твердых сплавов взамен ранее использовавшихся стальных лопаток. Срок службы лопаток возрос до 170-180 часов, что обеспечило получение значительного экономического эффекта [2].
Литые твердые сплавы могут быть использованы и в качестве износостойкого наплавочного материала. В этом случае могут быть изготовлены литые прутки, гранулированные порошки, механические смеси порошкообразных компонентов, применяемых в порошковых проволоках и лентах. Наплавка может проводиться различными способами: газопламенным, плазменным, электрошлаковым. Проведенные исследования показали хорошее сцепление наплавленного слоя с основным металлом и малую его склонность к образованию горячих и холодных трещин. По износостойкости наплавленный металл не уступает металлу отливок при идентичности их химического состава.
Литература
1. Сильман Г.И., Дмитриева Н.В., Камынин В.В. Высокоизносостойкие сплавы для точнолитых деталей // Материаловедение и высокотемпературные технологии: Межвуз. сб. научных трудов. – Н.Новгород: Изд-во НГТУ, 2000. – С.72-74.
2. Дмитриева Н.В. Разработка и использование литых твердых сплавов на основе комплексно-легированных белых чугунов // Кандидатская диссертация. – Курск, 2000. – 159 с.