M>D 669.017nmetau.edu.ua/file/kindrachuk_kutsova_kovzel_tisov...f_oZg qg lZ l_ogheh] qg...

669.017.03

.В. І А 1, В.З. ВА2, .А. ВЗ Ь2, .В. І В1

1На а ь а а , К 2На а ь а а а а а У а , Д ь

І І Ь І І І І Щ

І

. , , -

.

К а: , , , ь , є

.

, , , ,

є . є . ,

-

. , . є - , , є

. , , , ,

, є , ( )

. , , є

. , .

є , ,

, , , ( ).

є , , , є .

є , є 10000—18000 .

є , ,

, [1-3].

12—18% 2—4% [4, 5].

1,26—7,0% Cr є , є —

; . 5% Cr

[6, 7]. 12–24% r.

є 7 3 HV 1240–1550. Fe3C (HV 800–1000).

є є , є 3 7 3. 8%

(Fe, r)3 (Cr, Fe)7C3, є (Fe, r)3 .

12% 3 7 3. є . є, є

[1, 8-12, 13]. є . 1,5—3,25% 7 3

. , . 3,5% є 3

. (18—30%)

є , є .

є . ,

, є [1, 2, 13]. [6, 14] , є - ,

, є . є,

[1, 8, 15]. [3, 4] , є , є

, є . ,

є , є , , є .

є , , , є .

. є .

, є є , .

, . ,

, є .

, , , є

: , , , ,

[16]. є 17,

є , , ,

. , ,

є ,

, є , .

в в я. є ,

, – , –

. ь. ’є є

16-30% .

. “Neophot-21” JSM-

35. . . є 400.

І - 3 Fe -

..

JSM-

840 “Link- 860/500” ( “Link Analytical”, ).

-3 9450-76 50 485.

. (+20° )

(950° ) 2070 -1, « - ».

, 10 10 27 . .45.

ь ь. . 1 ,

. . 1 є , , . 1

. . 1 є

.

, 950 1050° 60

[18-20].

. 1. , : – 37000; – 30000; – 30000

, ,

– ,

( . 2 ), є ( . 2 ). є ,

.

. 2. , : – 50000; - 37000; – 30000; - 50000

– ( ) ( . 2 ), є – . – , є , [21].

є ( . 2, ).

( . 1) ,

( . 2). , є 100 , є ,

є ≈20÷30 . є , ,

, , 'є .

І є - ( . 2),

є 3-4 , є

. [22, 23],

, є . [24], ,

. ,

950° ( ) Ni, Mn, Si ( ) Cr. , , є,

є , , , . 1050°

250° 'є : є

, є (24%) (60

HRC). 350° Ni, , Mn, Si, Cr,

. , ,

(65 HRC) ( . 3).

, Cr7C3 . 3. . 3 є ,

є

, , .

є

1050° 350° (65 HRC).

(18%) – (0.5 1,27).

(Cr, Fe)7C3.

, є .

24

60 6265

0

24

11

18

0

12,673 11,728 11,654

0

10

20

30

40

50

60

70

а =1050° ,і =250°

а =950° ,і =350°

а =1050° ,і =350°

а і х а і

HRC Кі ь . А а , % а . . А а , %

60 62 65

24

56,573 58,81653,657 56,923

1,726 1,275 2,83 1,759

0

20

40

60

80

а =1050° ,і =250°

а =950° ,і =350°

а =1050° ,і =350°

а і х а і

HRC В і Cr (Cr,Fe)7C3, % В і Mo (Cr,Fe)7C3, %

. 3. ( ),

(Cr, Fe)7C3 ( )

: 16%, 1,06%

; 19%, 0,9% .

. ,

є , (Cr, Fe) 7C3, [14,16,25-27],

, ( ).

' , є

. ,

' є , . ,

, [28]. ,

є . [24, 29], , .

є ,

, є , .

(35-43%) (18-41%) [30]. , Mn, .

( . 4). . 4

21,0-21,4% .

. 4. 21,0-21,4% : – =680° ; – =480°

, =680° ( .

4, ), (Cr,Fe)7 3, Fe3C (Cr,Fe)23 6. ,

=480° є (Cr,Fe)7 3, Fe3 Cr23 6 2 ( . 4, ).

FeCr Fe-Cr- . І (- ) 2 ,

. - , є

, є є .

, Fe, Cr, , Mn Ni,

. , є

.

, - .

21,0-21,4%

, . ,

350° , 251°, (111) ( . 5).

, - ,

, є , , .

. 5. 21,0-21,4%,

є , є

, . , (51,5° ), є ,

, є , . є ,

. 6

.

. 6. [31]

-

. , ,

є , , ( . 6). є ,

, (111).

,

32, 33]. , є

, [21], [31] . (d), 2θ=40-50°.

, d є d ( . 1, 2), є -

. 1

2=40-50° (CuKα)

І/І1, % dHKL, Å HKL

1 -FeCr 14,5 2,2012 410 2 Cr7C3 18,2 2,1609 202 3 Cr7C3 81,8 2,0688 421 4 Fe3C 60,0 2,049 022; 103 5 Fe3C 12,7 1,989 211 6 Fe3C 9,1 1,879 122

2

d111

d111, Å - 1 2,110 - 2 2,102 - 3 2,110 - 4 2,111

( ) -

. . 3, 4. . 3, 4 ,

/ - - . -

- . - ,

, є - є

.

3

21,0-21,4%

(111) -

/ 10-3 1011, -2

-

-

3,655 3,601 2,03 2,60 3,21 5,27 =950° ,

=1 ., =350° , =1 .

30 .

3,667 3,601 3,47 9,68 7,31 9,39

=1050° , =1 .,

=350° , =1 . 30 .

- 3,601 2,13 5,41 0,35 2,28

4

280 19

(111) -

/ 10-3 1011, -2

-

-

3,638 - 2,10 - 0,34 0,29 =950° , =1 .,

=350° , =1 . 30 . 3,648 3,585 7,78 12,47 4,72 12,13

=950° , =1 ., =350° , =3 .

3,641 3,588 6,80 9,57 3,61 7,14

=1050° , =1 ., =350° , =1 . 30 .

3,645 - 6,22 12,82 3,02 12,82

=1050° , =1 ., =350° , =3 .

3,656 - 7,72 9,39 4,65 6,88

« » 7. є,

=950° τ =1 . 30 ., 3 . ,

' , ,

.

17702206 2356

2013 1896

0

500

1000

1500

2000

2500

а =950° ,τ=1 ;

і =350° ,τ=1 .30х .

а =950° ,τ=1 .;

і =350° ,τ=3 .

а =1050° ,τ=1 .;

і =350° ,τ=1 .30х .

а =1050° ,τ=1 .;

і =350° ,τ=3 .

С а д ід а ів

Мі

іь,

МП

а

. 7 350°

, 8 , ,

=950 1050° , є .

.

3,9

2

2,9

2,4

3,1

0

1

2

3

4

5

а =950° , τ=1 .;і =350° , τ=1 .30х .

а =950° , τ=1 .;і =350° , τ=3 .

а =1050° , τ=1 .;і =350° , τ=1 .30х .

а =1050° , τ=1 .;і =350° , τ=3 .

С а д ід а ів

Уда

а в

яі

ь КС

, МД

/2

.8 350°

,

.

α- , є ,

. , є ,

α- . , ,

, - : , α- ,

. .

, , , є ,

, . .

є -

5-6 , [34, 35]. ,

є . 9-10 .

( . 9) , , .

є . , .

є ( . 9 ). є . є . ( . 9 ).

( . 10) , ,

. ,

є . . :

є 3-4 .

, є є ( ) ' [36-38].

. є ,

, .

. 9 ( - – 100, - – 1000),

. 10 : - – =1050° , τ =1 ., =350° , τ =1 .30 .; - – =1050° , τ =1 ., =350° , τ =3 ., ( , – 100, , , , – 1000),

,

, є ,

є ( ) . ( ),

є . , , є

( ) , (70%), (30%) . ,

. є, , .

є , . , , ,

[39].

28 32 3

( . 11), [40]. . 11 , 300 ° є 5,13 , 950°

є 0,63 , 8 .

. 11 28 32 3

« »: 1 – ; 2 – =950 C0 , =1 ;

=350 C0 , =3 ; 3 – =950 C

0 , =1 ; =350 C0 , =5 ; 4 –

=1050 C0 , =1 ; =350 C

0 , =3 ; 5 – =1050 C0 , =1 ; =350 C

0 , =5 ; 6 – « » .

І ,

є 300° (4,12 ), 950 ° є ,

28% є . ,

є , .

700-950° є 10-30% , є .

[41].

5, 6.

1 – 3 ( . 5) ,

(i) 1,85×10-9 16,7×10-9 ( є 1,47 / 2∙ 13,23 / 2∙ ), є (n) є ( 8,73 7,77).

є . , 280 32 3 : ( =1050° ,

=1 .; =350° , =3 .) є ( , є ),

: ( =950° , =1 .; =350° , =3 .). 280 32 3

: =1050° , =1 .; =350° , =3 . .

5

-

,

-

/

,

.

І - - i

-

1 ,

- є

- -

n

,

/ 2∙

280 32 3

1 1 7,2 1,85×10-9 1,85 8,73 1,47 2 1 7,2 7,1×10-9 7,1 8,15 5,62

3 1 7,2 16,7×10-9 16,7 7,77 13,23

280 32 3

-

: =950° ,

=1 .; =350° ,

=3

1 1 7,2 11,3×10-9 11,3 7,94 8,95 2 1 7,2 15,25×10-9 15,25 7,81 12,08

3 1 7,2 19,2×10-9 19,2 7,71 15,21

280 32 3

-

: =1050° ,

=1 .; =350° ,

=3 .

1 1 7,2 6,1×10-9 6,1 8,21 4,83 2 1 7,2 9,2×10-9 9,2 8,03 7,29

3 1 7,2 14,4×10-9 14,4 7,84 11,40

45 `є

1 1 7,2 8,9×10-9 8,9 8,05 7,0 2 1 7,2 19,16×10-9 19,16 7,72 15,0 3 1 7,2 29,39×10-9 29,38 7,53 23,0

-

« »

1 1 7,2 13×10-8 130 7,58 104,65

2 1 7,2 16,4×10-8 164 7,3 132

280 32 3 ( =1050° ) 3 є 11,40 / 2∙ ,

2 , 45, . « »

(1 - 3 ) , 280 32 3 ( « » , є

). є « » 8% є , 7%

: =950° , =1 .; =350° , =3 . 9% : =1050° , =1 .; =350° , =3 . ,

1-3 є 280 32 3 :

=1050° , =1 .; =350° , =3 . .

« » 500, 750, 1000 .

1000° . 6. ( . 6)

, (500 ,750 ,1000 ) 950-1000° 280 32 3

: =950° , =1 .; =350° , =3 . =1050° , =1 .; =350° , =3 .

(i) є ( ), є є : 21%,

: =950° , =1 .; =350° , =3 . – 13,6%, : =1050° , =1 .; =350° , =3 . – 8%.

500 1000 є

: =1050° , =1 .; =350° , =3 . , є – .

є , є (μ) є

, є 0,36 – 0,38 1000 .

« » ,

. 500 « » є (9,3×10-7)

є (6,03), ,

є (μ) є 0,4.

6

-

,

-

/

,

.

І - -

i

-

1 ,

- є

Μ

- є

- -,

n

,

/ 3∙

280 32 3

500

2 0,6

1,19×10-7 119 0,41 6,92 94,25 750 2,99×10-7 299 0,45 6,52 236,81

1000 3,77×10-6 3770 0,37 5,42 2985,84

280 32 3

-

:

=950° , =1 .; =350° , =3 .

500

2 0,6

6,17×10-8 61,7 0,44 7,2 48,87

750 1,94×10-7 194 0,43 6,71 153,65

1000 2,9×10-7 290 0,38 6,53 229,68

280 32 3

-

:

=1050° , =1 .;

=350° , =3 .

500

2 0,6

1,56×10-8 15,6 0,35 7,8 12,36

750 6,22×10-8 62,2 0,36 7,2 49,26

1000 1,8×107 180 0,36 6,74 142,56

-

« »

500 2 0,6 9,3×10-7 930 0,4 6,03 748,65

,

, , є

: =950 C0 , τ=1 ., =350 C

0 , τ=3 .

, 100 , .

(Fe-C-Cr) Cr7C3, Cr23C6, Fe3C

. ,

, є

( , , ), -

. в .

, , - , .

, , є

( , , ),

- , є

, є .

1. . . / . . , . . // . – 1968. – № 11. – . 48–52.

2. . . / . . , . . // . – 1965. – №8. – . 4–5.

3. Norman T. . Martensitic white irons for abrasion resistance castings / T. . Norman, A. Solomon, P. Doane // Modern castings. – 1959. – № 4. – . 104–118.

4. Norman T.E. High–chromium–molybdenum white iron for abrasion resistance castings / T.E. Norman // Foundry. – 1958. – № 6. – . 128, 130 and 131.

5. / . . , . . , . . .] // . –

1991. – №7 – . 2–3. 6. . . /

. – .: , 1972. – 112 . 7. . .

/ . . , . . // . – 2004. – №12. – . 10–12.

8. . . / . . , . . 3 , . . // . – 1965. – №8. – . 1–4.

9. . . / . . // . – 1956 – №3. – . 25–26.

10. . . / . . , . . // . – 1966. – №3. – . 25–26.

11. . . / . . , . . // . – 1965. – №8. – . 4–5.

12. . . / . . // . – 1962. – №10. – . 5–8.

13. : 3 . / . . . , . . ]. –4- ., . .]. – .: , 1991.

.1: : 2 ., . 1 / . . .]. – 1991. – 303, 1] .

14. . ., . . // –3: . . . ., 10–14 . 2002 .: . –

., – 2002. – . 1. – . 93–97. 15. . . / . – 5-

., . .]. – .: , 1983. – 526 . 16. . . . / . . –

.: , 1983. – 176 . 17.

/ . . , . . , . . , . . // Materials Engineering. – . – . 2010. – 68-81.

18. : , , / . . , . . , . . , . . // , ,

. - 2004. – .26.- . 38 – 61. 19. 59272 , , C21D 5/04.

/ . . , . . , . . , . . . - 20021210426. - 23.12.2002. - . 15.08.2003. . № 8.- 1 .

20. 69795 , , C21D 1/78. / . . , . . , . . , . . . – 20031211118. -

08.12.2003. - . 15.09.2004. . №9. – 2 . 21. Bhadeshia H. K. D. H. Kinetics of Bainite // Metallurgical Transactions. – 2003. - .

260. 22. 16 / . . , . . , . . , . . //

. - 2003. - №5-6. – . 97-105. 23. . ., . ., . .

// . – 2003. - . 5. – . 249-259.

24. / . . , . . , . . , . . // . – 2007. – №3. - . 2. - . 33-51.

25. . ., . ., . . //

. – . – 1969. - . 25-33. 26. . . . – .: ,

1972. - 112 . 27. Features of structure formation and kinetics of bainite transformation in high

chromium cast irons / V.Z. Kutsova, M.A. Kovzel’, A.V. Kravchenko [ .] // Advances in Metallurgical Processes and Materials: International Conference. May 27-30. 2007: proceedings. - Dnipropetrovs’k (Ukraine), 2007. – Vol. 2. – P. 150–160.

28. , / . .

, . . , . . // . – 2008. – №1. - . 13-23. 29.

/ . . , . . , . . , . . , . . // -6. – 2005. – . 2. – . 135-140.

30. . . / . . , . . , . . //

VIII – – , 26-30 . 2007 .: . – ( ), 2007. – . 55–58.

31. / . . , . . , . . /

( ). – 2008. – №. 4. – C. 5 - 15. 32. ASTM – 8 Tentative Specifications for ADI, 1986.

33. Schissler J.M. SEM Study of the Influence of Intercellular Segregation on the ADI Structure / J.M. Schissler, J.P. Chobaut // 22 International Metallurgy Congress, 17–119 May 1988. – Bologna, Italy, 1988. – P. 19.

34. - / . . , . . , . . , . .

// , , . – 2008. – № 45. – . 2. – C. 101 - 111.

35. . ., . ., . . -

// ( – 9). – 2008. – . 1. – . 108 - 115.

36. . . . - .: , 1981. – 648 .

37. . ., . . . – .: , 1978. – 200 .

38. : . . / . . ., . ., . . – .: , 1987. – 272 .

39. . : . . / . ., . . . – .: , 1986. – 232 .

40. / . . , . . , . . є , І. . , . .

// . – 2012. - № 7. - . 255 - 261. 41.

/ . . , . . , . . , . . , . . , . . e // (Problems of Tribology).

– 2012. - № 2. – . 58 – 63.

.V. Kindrachuk1, V.Z. Kutsova2, . . Kovzel2, A.V. Tisov1

MODERN FUNCTIONAL MATERIALS FROM NANOSTRUCTURED

BAINITE MATRIX AND INCREASED TRIBOLOGIE PROPERTIES

Conformities to law of forming of nanostructure matrix was investigate in wearproof high-chromium cast-irons, mechanical, physical and chemical, tribology properties are conditioned the presence of elements of nanostructure. Disintegration oversaturated by carbon and alloying elements of metastable austenite in intermediate area of temperatures results lead to forming of nanosize bainite matrix and provides the high complex of mechanical properties (high indexes of durability, to hardness, at the maintenance of impact toughness), increase of abrasive and shock-abrasive wearproofness of removable details of metallurgical equipment from high-chromium cast-irons, allows to decrease content of chrome and other expensive and scarce alloying elements, increases the term of service. Key words: high-chromium cast iron, bainite, heat treatment, wear resistance, coefficient of wear resistance

в ь в – - . , , ,

kindrachuk@ukr.net

в в в – - . , , ,

root@lks.dp.ua в ь в – , ,

kovzel.maxim@gmail.com в в - ,