CC BY
11
училище. - № 93057526/02 ; заявл. 28.12.93 ; опубл. 20.05.96, Бюл. 17/2000.
Кубич В. И. Кинематика, динамика работы трибосоп-ряжения «шейка-покрытие-вкладыш» и реализация в нем избирательного переноса / В. И. Кубич, Л. И. Ив-щенко // Вюник двигунобудування. - 2008. - № 2 -С. 27-32.
Рыбакова Л. М. Структура и износостойкость металла/ Л. М. Рыбакова, Л. И. Куксенова. -М. : Машиностроение, 1982. - 346 с.
Куксенова Л.И.Рентгеноструктурный и триботехничес-кий методы контроля качества антифрикционных по-
крытий./ Куксенова Л.И., Л.М. Рыбакова. // Заводская лаборатория. 1998. - № 1 - С. 19-24. Иванов А. Н. Рентгеноструктурный анализ поверхностного слоя / А. Н. Иванов, Ю. Д. Ягодкин // Заводская лаборатория. - 2000. - № 5 - С. 24-34. Горелик С.С. Рентгенографический и электроноопти-ческий анализ / С. С. Горелик, Л. Н. Расторгуев, Ю. А. Скаков. - М. : Металлургия, 1970. - 367 с. Еремин Н. И. Галлий / Н. И. Еремин. - М. : Металлургия, 1964. - 161 с.
Одержано 16.01.2009
Наведенорезультати загального рентгеноструктурного iрентгеноспектрального анализу поверхневих шаргв шийок колiнчастих ecmie, яК тддаш фтшнш антифрикцшнш безабразивнш обробц (ФАБО. Це дозволило представити модель формування покриття, що мiстить Midb як основи створення модифтованих зон, що забезпечують довговiчнiсть трибоз 'еднань.
The results of X-ray structural and spectral analysis of crankpin surface layers which were subjected to finishing antifrictional nonabrasive treatment (FANT) are shown. It allowed to present the model of copper-bearing coating forming as a basis of creation of modificated areas which provide durability of tribology connections.
УДК 669.169.6:669.283
Канд. техн. наук С. М. Григор 'ев, А. С. Петрищев Нацюнальний техшчний ушверситет, м. Запорiжжя
РЕНТГЕНОСТРУКТУРНИЙ ФАЗОВИЙ АНАЛ1З ТА М1КРОСКОП1ЧНЕ ДОСЛ1ДЖЕННЯ ПРИ ОДЕРЖАНН1 СПЛАВУ ДЛЯ ЛЕГУВАННЯ ТА РОЗКИСЛЕННЯ ШВИДКОР1ЗАЛЬНО1 СТАЛ I
До^джеш фазовi перетворення при одержант сплаву для легування тарозкислення швидкорiзальноï стmi типу «SiR» з вiдносно низьким вмiстом кремнiю за ТУ14-437-87-90. Встановленi фiзико-хiмiчнi властивостi сплаву, як забезпечують високе засвоення тугоплавких тарiдкiсних металiврозплавом сталi.
Вступ Матерiали та методика випробувань
Практично виплавка вах спещальних сталей, ле-гованих вольфрамом, мол1бденом, ванад1ем, хромом та шшими елементами нерозривно пов'язане з про-мислово значимыми незворотними втратами цих дорогих елеменпв завдяки !х окисленню киснем атмос-фери иеч1. Утвореш велик обсяги техногенних мета-лооксидних в1дход1в на р1зних передшах отримання металопродукцп (окалина, шл1фувальний шлам, цик-лонний пил, некондицшний порошок та ш.) не знахо-дять на практищ широкого застосування, зважаючи на ввдсуттстъ надшних та достатньо ефективних техно-логш !х переробки. Результатом цього е неконкуренто-спроможшсть багатьох вид1в продукцл спещально! ме-талургп та зняття !х з виробництва. Зважаючи на це напрямок, присвячений тдвищенню ступеня викори-стання та утил1зацп дорогих легувальних елеменпв з р1зних джерел утворення, безсумтвно, являе науковий та практичний штерес.
Метою даних досл1джень було розробити споаб утил1зацп легувальних елеменпв з др1бнодисперсних забруднених металооксидних в1дход1в виробництва товарних загопвель швидкор1зальних сталей, а конк-ретне завдання полягало у вивченш фазових перетво-рень при одержанш сплаву для легування та розкислення швидкор1жучих сталей.
Зразки для дослщжень виплавляли в печ1 непрямого нагр1ву 1з графгтовим тиглем в штервал1 температур 1773-1823К. Як вихщний матер1ал, використо-вували окалину швидкор1зально! сталь У першш серп плавок вщновлення проводили додаванням у шихту вуглецю, циклонного пилу вуглеграфгтного виробництва в шлькосп 15 %. Розкислення сплаву й збшьшен-ня залишкового вм1сту кремнш в ньому досягали вве-денням 45 %-го феросилщю. Залишкова масова частка кремнш й вуглецю у сплав1 перебувала в межах 0,088,19 1 0,073-2,47 % вщповвдно. У другш серп експери-
© С. М. Григор'ев, А. С. Петрищев, 2009
42
менпв сплав виплавляли з б№шим надлишком виновника. Залишкова масова частка кремнiю змiнювaлaся в границях 9,31-34,75 %. Вуглець в цих плавках не ви-користовували. Масова частка легувальних елементiв в сплавi вихiдних компонентiв шихти з надлишковим вмiстом вiдновника перебувала в границях, % мас.: 1,01-4,92 W; 1,08-4,18 Мо; 1,22-3,44 Сг; 0,57-3,65 V.
Фазовi дослiдження виконано на дифрактометрi ДРОН-1 у мiдному Ка випромiнюваннi з монохрома-тизацieю дифракцiйних промешв. Природу фаз виз-начали, порiвнюючи експериментальнi значення
d
d
HKL
iз табличними даними [1, 2].
Дослiдження мiкроструктури сплавiв проводили-ся на мiкроскопi МИМ-8М, що обладнаний цифровою фотокамерою, при збшьшенш 420 разiв. Зразки травили в реактивах «МарблЬ> (100 мл HCl, 20 г CuSO4, 100 мл Н2О) та «МуракамЪ» (10 г NaOH, 10 г K3[Fe(SN)6], 100 мл H2O) протягом 5-8 секунд у кожному розчиш.
Дослвдження зразкш сплаву «SiR» з ввдносно низьким bmíctom кремнiю
На рис. 1 представлено дифрактограму для зразшв отриманого сплаву з вщносно низьким вмiстом крем-нiю. На рис. 2 представлен мжрофотографп сплаву з вщносно низьким вмiстом кремшю.
З рис. 1 витiкаe, що сплав «SiR» з вiдносно невисо-ким вмiстом кремнiю мае досить рiзноманiтний фазо-вий склад. Основу складае a-Fe твердий розчин, в яко-му розчинена деяка частка вуглецю та легувальних еле-менлв, таких як Mo, W, Сг, Co, V. У зв'язку з пiдвищеним вмiстом вуглецю та вагомою часткою кремшю в даному сплавi присутня значна шлькють карбiдiв, карбосилiцидiв та силiцидiв залiза та iнших легувальних елементiв, таких як Fe3C, FeSi, FeSi2, Mo2C. Значна частина залiза i легувальних елеменпв знаходиться в складних сполуках, таких як спiльний карбiд залiза та вольфраму - Fe3W3C та Fe(W,C), сполуках типу карбщу [Cr, Fe, Mo, W]23C6 на основi карб-iду хрому Cr23C6 та складному карбiдi (Fe3W3C-Fe2W3C)(Fe3Mo3C). Вище зазначенi сполуки дають сплаву шдвищену твердiсть та крихк1сть. Деяка частка кремнiю та вуглецю переходить в карбщ кремнiю SiC, який також е дуже твердим та крихким.
Невелика частка оксикарбщу залiза Fe(O,C) може знаходитись у сплавi в фазах, що неповшстю вщнови-лись. Також можливе утворення iнтерметалiдiв залiза та легувальних елеменпв. Прикладом можливостi 1х утворення е виявлеш з достатньою чiткiстю штерме-талiди залiза та вольфраму Fe2W та Fe7W6.
Така велика рiзноманiтнiсть фаз в даному сплавi призводить до утворення складного напруженого стану в ньому.
На рис. 2 чiтко видно присутшсть в сплавi дешль-кох фаз, що шдтверджуе проведений вище аналiз.
Округлi частинки фаз на рисунку це, iмовiрно, карбь ди або карбосилщиди, в яких присутнi тугоплавка ле-гувальнi елементи [Fe3W3C, Fe(W,C), Mo2C, (Fe3W3C-Fe2W3C)(Fe3Mo3C)]. При пiдготовцi шлiфа цi частки найгiрше тддавались травленню. Також можна ска-зати, що частинки дано! фази iмовiрнiше за все видь лялися першими. При кристaлiзaцil !х оточувала рщка фаза, що обумовлюе вiдносно правильну округлу форму даних частинок. Навколо них спостертаеться роз-ташування ще одше1 фази, яка також складно протрав-лювалась. Це карбвди або силiциди, як1 видiлялися при зменшенш розчинностi вуглецю та легувальних елеменпв в твердому розчиш при охолодженш. Частинки дано! фази мають неправильну «рвану» форму, на вщм^ вiд округлих частинок попередньо розгляну-то!, що, очевидно, може сввдчити про видiлення даних частинок вже в твердому сташ. Причому потрiбно заз-начити, що е ютотна рiзниця за розмiром одних частинок по вщношенню до iнших (рис. 2 а, б). Темним ко-льором зображено твердий розчин a-Fe та iншi менш стiйкi до травления сполуки, так як Fe3C, FeSi, SiC та iншi.
Оск1льки карбiди кремшю вносять кремнш та вуглець у сплав, лiмiтуе як1сть сплаву стутнь його рафь нування ввд сiрки. Масова часка сiрки в стружщ силового шлiфувания у нашому випадку знаходилася в границях 0,12-0,18 %, але переробщ можуть пiддаватись забрудненi вiдходи з масовою часткою арки до 0,61 % [3]. Як правило вмют арки в окалиш знаходиться на рiвнi i! вмiсту в вщповщнш товарнiй продукцп (з вра-хуванням кисню). В зв'язку з цим загальну концентра -цiю арки в розплaвi визначали спiввiдношениям ока-лини та пилу у склaдi шихти для отримання сплаву, яке з точки зору технiко-економiчноl доцшьносп в промисловому вaрiaитi встановлено оптимальним (1,00,66) - 1,0 [4].
При випуску промислових пaртiй сплаву залишкова масова доля арки була на рiвнi або нижче ii долi у вiдповiдних марках швидкорiзaльноl стaлi, практично 0,015-0,022, а стутнь десульфурацп змiнювaвся в границях ввд 1,35 до 3,73 [5, 6].
Промисловi випробування розроблено1 шихти та технологiй отримання сплаву типу «SiR», техшко-еко-номiчнi показники яких детально описaнi в робот [7], дозволили виявити ряд переваг:
- знизити вигар кремшю з 36-48 до 2-19 % мас. зав-дяки наведення шлаково1 сумiшi, що значно зменшуе контакт розплаву металу з киснем атмосфери печц
- пiдвищити концентрaцiю тугоплавких елеменпв на 1,26-7,14 кг/т сплаву завдяки вщновлення та додат-кового вилучення з оксидiв тугоплавких елеменпв iз шлаку aлюмотермiчного виробництва;
- iз-зa рiзкого зниження непроплaвiв окалини, ме-талевого порошку та шлакових включень в сплaвi та тдвищення повноти роздiления металево1 i шлаково1 складово1 плавки пiдвищити вихщ придатного з 65-82 до 94-99 % мас.
ISSN 1607-6885 Hoei Mamepianu i технологи в металурги та машинобудувант №1, 2009
43
Рис. 1. Дифрактограма сплаву «81К» з вщносно низьким вмютом кремнiю, де 26 в межах вщ 30 до 140 градуав
б
Рис. 2. Мжрофотографи сплаву «SiR» з вiдносно низьким вмютом кремнiю (протравлений шлiф), х420
Висновки
Виявлено, що рафiнуюча плавка одержання сплаву «SiR»3 вiдносно низьким bmíctom кремнiю супро-воджуеться утворенням твердих розчинiв силiцидiв W, Mo, Cr, V та Co в a-Fe. Шдвищення вмiсту вуглецю у склащ сплаву сприяе утворенню карбщв, карбосиль цидiв i силiцидiв залiза та iнших легувальних еле-
менпв, таких як Ре81, Со2С, Ре3С та ш. Виявлет складн з'еднання карбвдв - Fe3W3C, Co3W3C, Ре^,С), [Сг^е,Мо^]23С6 на основ1 карбщу Сг23С6. Наявна де-яка частка невщновлених оксид1в FeO.
Промисловими випробуваннями технологи отри-мання сплаву типу «81К» шдтверджеш переваги в по-р1внянш з дшчими способами утил1зацп легувальних елеменпв 1з техногенних ввдходав, деяш з них: знижен-ня вигару кремшю з 36-48 до 2-19 % мас; шдвищення концентрацп тугоплавких елеменпв на 1,26-7,14 кг/т сплаву; шдвищення виходу придатного з 65-82 до 9499 % мас.
Перелж посилань
1. Миркин Л. И. Справочник по рентгеноструктурному анализу / Л. И. Миркин. - М. : Металлургия, 1978. -687 с.
2. Нарита К. Кристаллическая структура неметаллических включений в стали / К. Нарита. - М. : Металлургия, 1969. - 166 с.
3. Гуляев А. П. Металловедение. - 5-е изд. перераб. / А. П. Гуляев. - М. : Металлургия - 1978. - 647 с.
4. Васютинский В. Н. Металлургические шлаки / В. Н. Васютинский. - К. : Техника, 1990. - 152 с.
5. Григорьев С. М. Получение и использование сплава для легирования и раскисления быстрорежущей стали / С. М. Григорьев // Сталь. - 1994. - № 5. - С. 45-48.
6. Пат. 18705 Украина, МкИ СИС 5/54. Шлакообразую-щая смесь / Григорьев С.М., Ревун М.П., Пивень А.Н., Лазебнов П.П. и др. - № 4924938/8И ; заявл. 14.01.91 ; опубл. 25.12.97, Бюл. № 6. - С. 3.
7. Григорьев С. М. Использование шлака алюмотермичес-кого производства лигатур при получении сплава для легирования и раскисления быстрорежущей стали / С. М. Григорьев, Б. П. Середа, В. И. Иванов и др. // Электрометаллургия. - 1999. - № 10. - С. 25-30.
Одержано 20.10.2008
а
Исследованы фазовые превращения при получении сплава для легирования и раскисления быстрорежущей стали типа «SiR» с относительно низким содержанием кремния по ТУ14-437-87-90. Установлены физико-химические свойства сплава, которые обеспечивают высокое усвоение тугоплавких и редких металлов расплавом стали.
Phase transformations during the production of an alloy for alloying and deoxidation of high-speed steel such as «SiR» with relatively low silicium content according to ТУ14-437-87-90 were investigated. Physicochemicalproperties of an alloy which provide high assimilation of refractory and rare metals with steel melt are fixed.
ISSN 1607-6885 Hoei Mamepianu i технологи в металургИ та машинобудувант №1, 2009 45
