Фазо-структурообразование и особенности поведения порошковых материалов «железо–высокоуглеродистый феррохром–борид никеля» в условиях абразивного изнашивания
Аннотация
Исследовано влияние добавок борида никеля (Ni3B) на фазо-структурообразование, физико-механические свойства и устойчивость к абразивному изнашиванию порошкового материала на основе системы «железо–высокоуглеродистый феррохром (35 мас.%)». Обнаружено, что добавки Ni3B B обеспечивают формирование многофазной микрогетерогенной структуры материала матрично-наполненного типа, состоящей из хромистой стали и твердых включений сложных карбидов хрома и железа (таких, как Ме3С, Me7C3 , Me23C6 ) и боридов (FeB, Fe2B), повышающих микротвердость твердой составляющей от 8,34 до 11,65 ГПа. Также выявлено, что увеличение содержания легирующей добавки от 3,5 до 8,7 мас.% улучшает устойчивость материала к абразивному изнашиванию (от 6,9 до 12,2 км/мм) и снижает твердость (от 75 до 68 HRA) и прочность на изгиб (от 1560 до 844 МПа). Методом оптической профилометрии изучены топографические особенности морфологии изношенных поверхностей для оценки глубины и локального развития процесса разрушения поверхности образцов с использованием стандартизированных параметров шероховатости, вычисленных из 2D- и 3D-профилей. Установлено, что усредненные параметры шероховатости поверхности для материалов, легированных боридом никеля, составляют, мкм: Ra = 0,44÷0,6, Rz = 0,49÷1,2, Rp = 0,26÷0,56, а для базового материала: Ra = 1,860, Rz = 0,813, Rp = = 3,356 мкм. Показано, что перспективными составами, сочетающими требуемые физико-механические свойства и повышенную стойкость против абразивного изнашивания закрепленными частицами алмазного круга, являются материалы на основе системы Fe–35%ФХ800, содержащие 5,2–6,9 мас.% Ni3B.
Об авторах
Е. С. Караимчук
Институт проблем материаловедения (ИПМ) им. И.Н. Францевича НАН Украины
Украина
Украина
мл. науч. сотр. отдела № 36
03680, г. Киев, ул. Кржижановского, 3
В. А. Маслюк
Институт проблем материаловедения (ИПМ) им. И.Н. Францевича НАН Украины
Украина
Украина
докт. техн. наук, проф., вед. науч. сотр. отдела № 36
03680, г. Киев, ул. Кржижановского, 3
А. А. Мамонова
Институт проблем материаловедения (ИПМ) им. И.Н. Францевича НАН Украины
Украина
Украина
канд. техн. наук, ст. науч. сотр. отдела № 36
03680, г. Киев, ул. Кржижановского, 3
С. А. Умерова
Институт проблем материаловедения (ИПМ) им. И.Н. Францевича НАН Украины
Украина
Украина
канд. техн. наук, науч. сотр. отдела № 48
03680, г. Киев, ул. Кржижановского, 3
Список литературы
1. Гарбер М.Е. Износостойкие белые чугуны: свойства, структура, технология, эксплуатация. М.: Машиностроение, 2010.
2. Маслюк В.А., Напара-Волгина С.Г. Стойкие к износу и коррозии материалы типа карбидосталей с различными матрицами. Порошк. металлургия. 1999. No. 9/10. C. 108—114.
3. Маслюк В.А., Яковенко Р.В., Потажевская О.А., Бондар А.А. Порошковые твердые сплавы и хромистые карбидостали на основе системы Fe—Cr—C. Порошк. металлургия. 2013. No. 1/2. С. 61—74.
4. Маслюк В.А. Безвольфрамовые твердые сплавы и содержащие карбиды хрома карбидостали. Порошк. металлургия. 2014. No. 3/4. С. 47—57.
5. Bondar A., Ivanchenko V., Kozlov A., Tedenac J.-C. Carbon-chromium-iron. In: Landolt-Börnstein, Numerical data and functional relationships in science and technology. Ed. W. Martinsen. New Series. Group IV: Physical Chemistry. Ternary Alloy Systems. Phase Diagrams, Crystallographic and Thermodynamic Data Critically Evaluated by MSIT. Eds. G. Effenberg, S. Ilyenko. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 2007. Vol. 11D2. P. 1—55.
6. Khvan A.V., Hallstedt B., Broeckmann C. A thermodynamic evaluation of the Fe—Cr—C system. Calphad. 2014. Vol. 46. P. 24—33.
7. Jackson R.S. The austenite liquidus surface and constitutional diagram for the Fe—Cr—C metastable system. J. Iron Steel Inst. 1970. Vol. 208. P. 63—67.
8. Yilmaz S.O. Wear behavior of gas tungsten arc deposited FeCrC, FeCrSi, and WCo coatings on AISI 1018 steel. Surf. Coat. Technol. 2005. Vol. 194. P. 175—183.
9. Lu B., Luo J., Chiovelli S. Corrosion and wear resistance of chrome white irons — A correlation to their composition and microstructure. Metall. Mater. Trans. A. 2006. Vol. 37. P. 3029—3038.
10. Lin C.M., Chang C.M., Chen J.H., Wu W. The effects of additive elements on the microstructure characteristics and mechanical properties of Cr—Fe—C hard-facing alloys. J. Alloys Compd. 2010. Vol. 498. P. 30—36.
11. Liu H.N., Sakamoto M., Nomura M., Ogi K. Abrasion resistance of high Cr cast irons at an elevated temperature. Wear. 2001. Vol. 250. P. 71—75.
12. Llewellyn R.J., Yick S.K., Dolmanb K.F. Scouring erosion resistance of metallic materials used in slurry pump service. Wear. 2004. Vol. 256. P. 592—599.
13. Wu X.J., Xing J.D., Fu H.G., Zhi X.H. Effect of titanium on the morphology of primary M7 C 3 carbides in hypereutectic high chromium white iron. Mater. Sci. Eng. A. 2007. Vol. 457. P. 180—185.
14. Hanlon D.N., Rainforth W.M., Sellars C.M. The rolling/ sliding wear response of conventionally processed and spray formed high chromium content cast iron at ambient and elevated temperature. Wear. 1999. Vol. 225—229. P. 587—599.
15. Tang X.H. Microstructure of high (45 wt.%) chromium cast irons and their resistances to wear and corrosion. Wear. 2011. Vol. 271. P. 1426—1431.
16. Lin C.M., Lai H.H., Kuo J.C., Wu W. Effect of carbon content on solidification behaviors and morphologicalcharacteristics of the constituent phases in Cr—Fe—C alloys. Mater. Charact. 2011. Vol. 62. P. 1124—1133.
17. Mridha S., Ong H.S., Poh L.S., Cheang P. Intermetallic coating produced by TIG surface melting. J. Mater. Process. Technol. 2001. Vol. 113. P. 516—520.
18. Buytoz S., Yildirim M.M., Eren H. Microstructural and microhardness characteristics of gas tungsten are synthesized Fe—Cr—C coating on AISI 4340. Mater. Lett. 2005. Vol. 59. P. 607—614.
19. Zeng C.L., Wu W.T. Corrosion of Ni—Ti alloys in the molten (Li,K)2 CO 3 eutectic mixture. Corros. Sci. 2002. Vol. 44. P. 1—12.
20. Маслюк В.А., Бондар А.А., Курась В.В. Структура та властивості порошкових матеріалів композиції залізо — високовуглецевий ферохром. Порошк. металлургия. 2013. No. 5/6. С. 66—74.
21. Маслюк В.А., Караимчук Е.С., Курочкин В.Д. Структура, физико-механические и триботехнические свойства порошковых материалов железо — высокоуглеродистый феррохром, легированных добавками Ni3 B. Порошкова металургія. 2018. No. 3/4. С. 62—70.
22. Маслюк В.А., Ситник Я.А., Підопригора М.І., Яковенко Р.В. Вплив добавок хромистих сталей і бориду нікелю на структуру та властивості порошкових композиційних матеріалів залізо — високовуглецевий ферохром ФХ800. Порошк. металлургия. 2015. No. 5/6. С. 52—59.
23. ISO 4498-1-90. Материалы металлические спеченные, исключая твердые сплавы. Определение кажущейся твердости. Материалы в основном с равномерной твердостью по сечению.
24. ДСТУ ISO 3327. Сплавы твердые. Определение предела прочности при поперечном изгибе.
Рецензия
Для цитирования:
Караимчук Е.С., Маслюк В.А., Мамонова А.А., Умерова С.А. Фазо-структурообразование и особенности поведения порошковых материалов «железо–высокоуглеродистый феррохром–борид никеля» в условиях абразивного изнашивания. Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2020;(1):55-64. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2020-55-64
For citation:
Karaimchuk E.S., Maslyuk V.A., Mamonova A.A., Umerova S.A. Phase-structure formation and features of the behavior of iron–high-carbon ferrochrome–nickel boride powder materials under abrasive wear conditions. Powder Metallurgy аnd Functional Coatings. 2020;(1):55-64. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1997-308X-2020-55-64
Просмотров: 380
Послать статью по эл. почте 