Дослідження процесу формування біметалевих виливків дробильно-розмельного обладнання

Metalozn. obrobka met., 2023, vol. 29 No. 1, 03-17

Анотація

Аналіз стану виробництва зносостійких матеріалів показав, що одним із перспективних напрямків підвищення їх якості є застосування біметалевих виливків, які мають комплекс властивостей, диференційованих по об’єму і поверхням виробів. Однак проблема отримання якісного з’єднання основи та робочого шару не вирішена до теперішнього часу.
В статті розглянуто вплив на процес формування біметалевих виливків хімічного складу, температурних параметрів та співвідношення мас сплавів біметалевих пар.
Метою дослідження було вивчення кінетики росту та структурно-фазового складу перехідних дифузійних шарів біметалевих виливків залежно від хімічного складу, температурних параметрів та співвідношення мас сплавів біметалевих пар.
В результаті досліджень встановлено, що формування перехідних шарів біметалевих виливків визначається процесами дифузії та структурно-фазовими перетвореннями в зоні взаємодії "твердий (затверділий) – рідкий метал". Характер протікання цих процесів значною мірою залежить від хімічного складу біметалевих пар, температурних параметрів та співвідношення мас шарів.
Визначено, що у біметалевих виливках, отриманих способом заливки рідкого металу на попередньо нагріту тверду заготовку, перехідний шар характеризується наявністю двох зон – перлітної, зі сторони металу-основи і безкарбідної області матриці робочого шару.
Встановлено, що формування перехідних шарів у біметалевих виливках, отриманих послідовним заливанням розплавів у ливарну форму через автономні ливникові системи супроводжується насиченням сталі вуглецем чавуну на глибину до 600-800 мкм та утворенням вздовж границі з’єднання сплавів зони із структурою пластинчатого перліту, а перехідний шар між чавуном і сталлю складається з перліту у вигляді вузької смуги та зони хромистого фериту зі сторони чавуну.
В результаті дослідження особливостей формування перехідних шарів біметалевих виливків при заливанні рідкого металу на тверду заготовку встановлено, що ступінь розчинення металу-основи у рідкому чавуні збільшується при підвищенні температури попереднього нагріву заготовки та температури розплаву, а також співвідношення маси рідкого чавуну до одиниці площі поверхні металу-основи. При цьому швидкість розчинення пропорційна градієнту між температурами контактної поверхні та солідус чавуну.
Встановлено, що утворення надійного дифузійного зв’язку для біметалевих пар „вуглецева (низьколегована) сталь – високохромистий чавун” забезпечується за умови, якщо температура контактної поверхні перевищує температуру евтектичного перетворення чавуну.
Розкрито механізм формування структури перехідної зони.
Матеріали статті можуть бути використані науковцями для подальших досліджень та практиками у виборі матеріалів для роботи в екстремальних умовах.