Сучасні функціональні матеріали для зносостійкого лиття: від мультикомпонентних чавунів до гібридних високобористих стопів
Ю. Г. Чабак$^{1,2}$, В. І. Зурнаджи$^{1}$, М. А. Голинський$^{1}$, В. Г. Єфременко$^{1,2}$, Н. П. Зайчук$^{3}$, І. Петришинець$^{2}$, С. П. Шимчук$^{3}$
$^1$ДВНЗ «Приазовський державний технічний університет», вул. Університетська, 7; 87555 Маріуполь, Україна
$^2$Інститут матеріалознавства Словацької академії наук, вул. Ватсонова, 47; 04001 Кошице, Словаччина
$^3$Луцький національний технічний університет, вул. Львівська, 75; 43018 Луцьк, Україна
Отримано 10.08.2022; остаточна версія — 13.10.2022 Завантажити PDF
Анотація
Розглядаються результати, одержані в останні два десятиріччя в галузі розробки функціональних трибологічних стопів, призначених для виготовлення литва, що працює в умовах інтенсивного абразивного, ерозійного й ерозійно-корозійного зношування. Аналізуються хімічний склад, мікроструктурні особливості, механічні та трибологічні властивості (а) багатокомпонентних чавунів, (б) стопів Fe–C–B з підвищеним (1–3,5 мас.%) вмістом Бору, а також (в) «гібридних» варіантів стопів, розроблених поєднанням різних підходів до леґування абразивностійких стопів. Робиться наголос на необхідності одержання гетерофазної структури, що складається із твердих сполук різних типів (карбідів, боридів, карбоборидів), розподілених у мартенситній матриці, зміцненій за рахунок вторинного твердіння. Такий структурний стан одержують одночасним введенням кількох сильних карбідоутворювальних елементів (Ti, W, Mo, V, Cr) у близьких пропорціях (за аналогією із високоентропійними стопами). Це приводить до конкуренції їх у фазоутворенні під час кристалізації, що забезпечує загальне дисперґування структурних елементів стопу. Показано перспективність часткової заміни Карбону на Бор у стопах на основі заліза, що уможливлює формування боридних і карбоборидних фаз із більш високою твердістю у порівнянні з карбідами. Це уможливлює досягнення високого рівня зносостійкости за відсутности (або низького вмісту) леґувальних елементів, що дає змогу істотно зменшити вартість литва. Проаналізовано вплив леґувальних елементів на фізико-механічні властивості боридних фаз, окреслено перспективи та представлено нові («гібридні») стопи, розроблені шляхом комбінування мультилеґування з підвищеним вмістом Бору. Описано основні технологічні підходи до оброблення борвмісних зносостійких стопів задля додаткового поліпшення їхніх механічних і трибологічних властивостей.
Ключові слова: багатокомпонентні чавуни, високобористі чавуни, зносостійкість, мікроструктура, Бор, карбіди, бориди.
Citation: Yu. G. Chabak, V. I. Zurnadzhy, M. A. Golinskyi, V. G. Efremenko, N. P. Zaichuk, I. Petryshynets, and S. P. Shymchuk, Current Functional Materials for Wear-Resistant Casting: from Multicomponent Cast Irons to Hybrid High-Boron Alloys, Progress in Physics of Metals, 23, No. 4: 583–612 (2022); https://doi.org/10.15407/ufm.23.04.583