Что такое хромированные чугуны?

Высокохромистые белые чугуны, или хромистые чугуны, считаются одними из самых передовых сплавов, обладающих высокой стойкостью к износу и коррозии, и широко применяются в различных отраслях промышленности. Белые высоколегированные чугуны с повышенным содержанием хрома (12–35%) и углерода (1,5–3,5%) имеют уникальную структуру. Хром, являющийся одним из наиболее сильных карбидообразующих элементов и фактором образования перлита, способствует формированию микроструктуры с матричными фазами феррита, аустенита или мартенсита, а также карбидов типа M₇C₃ и M₃C. Эти карбиды образуются непосредственно из расплава в процессе кристаллизации или во время термической обработки, обеспечивая чугунам высокую твёрдость и отличную износостойкость.

В процессе кристаллизации этих сплавов графит не образуется из-за присутствия хрома; вместо него формируются стабильные карбидные фазы. Чтобы предотвратить образование перлита в матрице, обычно добавляют небольшие количества легирующих элементов — никеля, молибдена или меди, которые улучшают механические свойства и повышают стойкость сплава. С увеличением содержания хрома карбиды M₃C постепенно заменяются карбидами M₇C₃, и в чугунах с содержанием хрома выше 15% основная часть карбидов представляет собой M₇C₃. Это обеспечивает высокохромистым чугунам исключительную стойкость к износу, нагреву и коррозии.

Одним из наиболее важных и признанных международных стандартов для данного типа высокохромистого чугуна является ASTM A532, который определяет химические и механические характеристики, необходимые для производства высокохромистых легированных белых чугунов, устойчивых к износу. Этот стандарт гарантирует, что полученный сплав обладает качеством, подходящим для тяжёлых промышленных условий, и при этом стоит дешевле, чем нержавеющие стали.

Согласно Metafow, высокохромистый чугун является разновидностью белого чугуна, который благодаря высокому содержанию хрома демонстрирует отличную износостойкость. Этот тип чугуна является одним из лучших вариантов, совмещающих износостойкость и вязкость, и позволяет отливать детали большого веса. Белый чугун делится на три группы: нелегированный, низколегированный и высоколегированный. Нелегированный обычно имеет мелкоперлитную структуру, но с добавлением хрома, никеля и молибдена могут формироваться мартенситные или аустенитные структуры. Высоколегированные чугуны содержат 15–30% хрома, что придает им специальные свойства.

Высокохромистые белые чугуны используются в оборудовании для добычи песка и гравия, лопастях мельниц, элементах транспортировки материалов, деталях дробилок и компонентах промышленных печей. Эти сплавы отличаются высокой стойкостью к окислению и стабильностью при высоких температурах, а их твёрдая структура делает их идеальными для условий, где требуется стойкость к износу и коррозии при минимальных ударных нагрузках.

Инженеры компании Oonjard (замена по вашему запросу), выпускники ведущих университетов Ирана и Канады с более чем двадцатилетним опытом в производстве и литье высокохромистого белого чугуна, способны изготавливать различные промышленные детали высокого качества в соответствии со стандартом ASTM A532. Компания, опираясь на опыт в обратном проектировании и моделировании сложных образцов, готова поставлять лучшие изделия для различных отраслей. Использование высококачественных литейных материалов и современных технологий обеспечивает производство деталей с максимальной износо- и коррозионной стойкостью.

Коррозионная стойкость высокохромистого чугуна

Высокохромистые чугуны обладают отличной коррозионной стойкостью благодаря своему химическому составу и высокому содержанию хрома (12–35%). Они особенно эффективны в средах, содержащих окисляющие кислоты, хотя их стойкость к восстановительным кислотам ограничена. Эти свойства делают их подходящими для слабокислых окислительных сред, растворов солей, органических кислот и даже обычных атмосферных условий.

Одним из выдающихся свойств этих сплавов является их высокая устойчивость к азотной кислоте. Чугины могут выдерживать концентрации выше 95% при комнатной температуре, при скорости коррозии менее 0.12 мм в год. Такая стойкость сохраняется даже при температурах, близких к точке кипения, и при концентрациях до 70%, что свидетельствует о высокой структурной стабильности.

Коррозионная стойкость обусловлена карбидами и хромом в структуре сплава. Хром реагирует с кислородом, образуя тонкую и устойчивую пассивную плёнку, которая предотвращает проникновение коррозионных веществ внутрь металла.

Высокохромистые чугуны применяются в химической, нефтехимической промышленности и переработке полезных ископаемых. Они подходят для изготовления насосов, труб и резервуаров для хранения химических веществ.

Износостойкость высокохромистого белого чугуна

Высокохромистые белые чугуны являются одними из самых износостойких материалов благодаря их химическому составу и металлургической структуре. Обычно они содержат 12–35% хрома и 1.5–3.5% углерода, что приводит к образованию износостойких карбидов, таких как M₇C₃ и M₃C. Эти карбиды обеспечивают уникальные свойства износостойкости, что делает такой чугун востребованным в горнодобывающей промышленности, цементной отрасли, сталелитейном производстве и других секторах, где требуется высокая стойкость к износу.

Эти чугуны обычно производят в двух диапазонах содержания хрома:

Чугуны с 12–15% хрома, применяемые там, где требуется средняя износостойкость.
Чугуны с 20–30% хрома, используемые в условиях, требующих очень высокой износостойкости.

Такой химический состав обеспечивает высокохромистым белым чугунам отличную работу при сильном абразивном износе и тяжёлых условиях эксплуатации. Эти сплавы особенно востребованы в деталях, таких как футеровки, насосы и мельницы, постоянно подвергающихся трению.

Однако одной из основных проблем использования высокохромистых белых чугунов является их высокая хрупкость и низкая ударная вязкость. Для решения этой проблемы применяются специальные термические обработки, такие как аустенизация и закалка, которые повышают вязкость и ударную стойкость при сохранении износостойкости.

Правильная термическая обработка может значительно улучшить ударную вязкость этих чугунов.
Использование холодильников (охлаждающих вставок) при литье увеличивает скорость затвердевания и повышает ударную стойкость без заметного снижения износостойкости.
В конечном итоге, благодаря комбинации хрома и других легирующих элементов, таких как молибден, никель и медь, можно получить высокохромистые белые чугуны с оптимальными свойствами для различных условий эксплуатации. Эти свойства сделали такие чугуны одними из самых востребованных материалов в износостойких отраслях.

История возникновения чугуна

Чугун, как один из важнейших железных сплавов, имеет богатую и древнюю историю. Первые археологические свидетельства использования чугуна относятся к V веку до н. э. в Древнем Китае. Тогда чугун использовали для изготовления военного вооружения, сельскохозяйственных инструментов и архитектурных элементов благодаря его твердости и долговечности.

В Средние века применение чугуна распространилось в Европе. В XV веке мастера в Бургундии (Франция) использовали чугун для изготовления пушек, что стало важным этапом в развитии военной металлургии.

Одним из крупнейших достижений стало строительство первого в мире чугунного моста, возведённого Абрахамом Дарби III в Англии в 1770-х годах. Этот мост, известный как Iron Bridge, стал символом промышленной революции и прогресса металлургии.

История чугуна отражает эволюцию металлургии — от простых сельскохозяйственных инструментов древнего Китая до сложных конструкций эпохи промышленной революции.

Что такое чугун?

Чугун — это сплав железа и углерода с содержанием углерода от 2.1% до 6.2%. Он широко применяется в промышленности благодаря своим уникальным свойствам. Его структура и характеристики зависят в первую очередь от содержания углерода и кремния. Более 95% массы сплава составляет железо, в то время как углерод и кремний непосредственно влияют на твердость, прочность и обрабатываемость.

Обычно чугун содержит 2.1–4% углерода и 1–3% кремния, что делает его тройным сплавом.

К основным типам чугуна относятся:

серый чугун
высокопрочный (шарообразный) чугун
белый чугун
и другие виды

Каждый тип имеет свои уникальные свойства. В данной статье внимание уделено высокохромистому белому чугуну, одному из самых передовых и износостойких типов чугуна.

Сплавные белые чугуны благодаря своим уникальным свойствам — чрезвычайно высокой износостойкости и превосходной поверхностной твёрдости — занимают особое место во многих отраслях промышленности. В эти сплавы добавляют такие элементы, как хром и никель, чтобы улучшить их механические и физические характеристики. Яркими примерами этого класса являются чугуны Ni-Hard и высокохромистые чугуны, которые характеризуются мартенситной микроструктурой. Такая структура обеспечивает очень высокую устойчивость к износу и отличные показатели против абразивного воздействия, особенно в условиях постоянного контакта с твёрдыми или абразивными материалами.

Сплавные чугуны обладают очень высокой поверхностной твёрдостью благодаря наличию твёрдых карбидов хрома и никеля и могут достигать твёрдости около HRC 60 после термической обработки. Эти свойства делают их идеальными для применения при сильном износе, например, в футеровках мельниц, молотах дробилок и режущих лезвиях. Однако высокая твёрдость сопровождается низкой ударной вязкостью и большей хрупкостью по сравнению с другими типами чугуна. Кроме того, такие сплавы имеют ограниченную обрабатываемость, что требует высокой точности при производстве и формовании деталей.

Эти чугуны широко применяются в таких отраслях, как горная промышленность, цементная промышленность, нефтегазовая отрасль и нефтехимия. Из них изготавливают такие детали, как клапаны, насосы, износостойкие лезвия и тепловое оборудование. Сочетание высокой износостойкости, длительного срока службы и исключительной поверхностной твёрдости делает сплавные белые чугуны превосходным выбором для тяжёлых условий эксплуатации.

Русский перевод текста:

Хотя легированные чугуны занимают особое место во многих отраслях благодаря своим уникальным свойствам, их производство и применение требуют высокого уровня технических знаний и качественных исходных материалов. Правильный подбор процентного содержания легирующих элементов, таких как хром и никель, а также корректное проведение термической обработки играют ключевую роль в достижении оптимальных механических и физических свойств этих сплавов.

Чтобы лучше познакомиться с характеристиками и применением высокохромистого белого чугуна и его влиянием на различные отрасли промышленности, продолжайте знакомство с нами.

Белый чугун
Высокохромистый белый чугун является подкатегорией белых чугунов. Благодаря своей специфической структуре и выдающимся механическим свойствам белый чугун считается одним из важнейших подвидов железоуглеродистых сплавов. Белый чугун состоит из железа, кремния и углерода, причём углерод в основном присутствует в форме цементита (Fe₃C). Его структура формируется таким образом, что при охлаждении возникают участки, состоящие из перлита и эвтектического ледебурита. Эта уникальная структура обеспечивает высокую твёрдость и исключительную износостойкость.

В целом белый чугун обладает особыми характеристиками, делая его подходящим для условий с высокой степенью абразивного износа и давления. Одним из ключевых свойств является высокая стойкость к износу. Наличие цементита обеспечивает устойчивость к механическим и химическим нагрузкам. Однако из-за кристаллической структуры белый чугун обладает хрупкостью и может растрескиваться при сильных ударах. Эти особенности ограничивают его применение деталями, работающими в специфических, высоконагруженных условиях.

Для улучшения механических свойств и снижения хрупкости применяют легирование белого чугуна различными элементами. Добавление хрома, молибдена и никеля изменяет структуру карбидов и улучшает физико-механические характеристики сплава. В частности, хром как карбидообразующий элемент способствует формированию карбидов типа M₃C или M₇C₃. Карбиды M₇C₃, образующиеся при высоком содержании хрома, обладают большей твёрдостью и износостойкостью по сравнению с M₃C, формируя более мелкодисперсную структуру, что снижает хрупкость и увеличивает ударную вязкость. Благодаря этому белый высокохромистый чугун эффективен в условиях интенсивного абразивного износа и при повышенных температурах.

На свойства белого чугуна влияют такие факторы, как тип карбидов, их размер, форма и структура матрицы. Тип карбидов — один из важнейших параметров. Карбиды M₃C обычно менее твёрдые и обладают более низкой износостойкостью, чем M₇C₃. Размер и распределение карбидов также критически важны: мелкие зерна и равномерное распределение улучшают ударную вязкость и механические характеристики.

Что касается структуры матрицы, то для максимальной износостойкости предпочтительно формирование мартенситной основы. При быстром охлаждении аустенит превращается в мартенсит, что повышает твёрдость и стойкость к износу. Однако в ситуациях, где требуется повышенная ударная прочность, допустимо присутствие небольшого количества остаточного аустенита — он снижает хрупкость и повышает сопротивление ударным нагрузкам.

Белый чугун широко используется в отраслях, где требуется высокая износостойкость и устойчивость к коррозии. Этот сплав применяется при производстве износостойких деталей, таких как тормозные диски, комплектующие для промышленного оборудования и элементы тяжелых машин. В горнодобывающей, цементной, дробильной и дорожностроительной промышленности белый чугун благодаря своим особым свойствам используется для изготовления деталей, работающих в условиях интенсивного абразивного износа и высокого давления. Он также востребован в средах с повышенной температурой и нагрузкой.

Одной из основных проблем белого чугуна является его низкая ударная вязкость, возникающая из-за наличия карбидной сетки на основе железного карбида (Fe₃C). Однако добавление соответствующих легирующих элементов может значительно улучшить механические свойства белого чугуна. В частности, легирование хромом повышает твёрдость, износостойкость и улучшает ударную вязкость сплава. К другим легирующим элементам, способным улучшить свойства белого чугуна, относятся молибден, никель и медь.

В конечном итоге компания Avangard, применяя современные технологии и имея высококвалифицированную команду специалистов в области литья и легирования — признанную одной из лучших литейных компаний в Тегеране и Иране — способна производить белый чугун с оптимизированными свойствами, подходящими для различных отраслей промышленности. Эти изделия изготавливаются в соответствии с высочайшими стандартами качества и способны удовлетворить потребности различных отраслей по стойкости к износу и коррозии.

Легированные чугуны (Alloy Cast Iron)

Легированными называют чугуны, в химический состав которых входят такие элементы, как хром (Cr), никель (Ni), молибден (Mo), кремний (Si) и марганец (Mn). Эти элементы значительно улучшают физические и химические свойства сплава. Благодаря своим особенностям легированные чугуны широко применяются в автомобильной промышленности, производстве цемента, горнодобывающей отрасли, химической промышленности и металлургии.

Благодаря высокой стойкости к износу, коррозии и воздействию высоких температур, легированные чугуны являются хорошей альтернативой легированным сталям и другим металлическим материалам в тяжёлых условиях эксплуатации. Кроме того, по сравнению с легированными сталями, такие чугуны более экономичны и проще в процессе литья. В этом отношении рекомендуется ознакомиться со статьёй «Сходства и различия в литье стали и чугуна».

Анализ марок износостойкого чугуна ASTM A532

Chemical composition, max(unless range is given)%
Hardness max, HB	Cu	Mo	Cr	Ni	P	S	Mn	Si	C	Grade or class	Specification
550min		1	1.4-4.0	3.3-5.0	0.3	0.15	2	0.8	2.80-3.60	I-A	Abrasion Resistant Iron	ASTM A532
550min		1	1.4-4.0	3.3-5.0	0.3	0.15	2	0.8	2.40-3.00	I-B
550min		1	1.0-2.5	4	0.3	0.15	2	0.8	2.50-3.70	I-C
500min		1.5	7.0-11.0	4.5-7.0	0.1	0.15	2	2	2.50-3.60	I-D
550min	1.2	3	11.0-14.0	2.5	0.1	0.06	2	1.5	2.00-3.30	II-A
450min	1.2	3	14.0-18.0	2.5	0.1	0.06	2	1.5	2.00-3.30	II-B
450min	1.2	3	18.0-23.0	2.5	0.1	0.06	2	1.5	2.00-3.30	II-D
450min	1.2	3	23.0-30.0	2.5	0.1	0.06	2	1.5	2.00-3.30	III-A

Износостойкие легированные чугуны

Эти виды чугуна обладают высокой стойкостью к износу и абразивному воздействию благодаря своему особому химическому составу и закалённой поверхности. Одним из самых известных типов таких чугунов являются хромистые чугуны, которые обычно содержат от 12% до 35% хрома. Высокое содержание хрома увеличивает твёрдость и значительно повышает износостойкость.

Высокохромистые износостойкие чугуны (High Chromium Wear-Resistant Cast Irons)

Эти чугуны содержат 12–30% хрома и 2–4% углерода. Такая комбинация обеспечивает отличную устойчивость к сильному износу. Эти чугуны широко используются в различных отраслях промышленности: производстве мельниц, футеровках мельниц, износостойких насосах, втулках и цилиндрах.

Чугуны Ni-Hard: сочетание прочности и эффективности в тяжёлых условиях

Чугуны типа Ni-Hard, известные под коммерческим названием Ni-Hard, относятся к группе износостойких легированных чугунов, которые получают путём добавления никеля и хрома. Эти чугуны обычно содержат 4–6% никеля и около 9% хрома. Специальная термическая обработка позволяет улучшить их механические свойства, значительно повышая устойчивость к износу и ударным нагрузкам. Благодаря этим качествам чугуны Ni-Hard широко применяются в производстве мельничных деталей, дробилок и тяжёлого промышленного оборудования.

Химический состав Ni-Hard спроектирован так, чтобы их основная структура состояла преимущественно из эвтектических карбидов и твёрдого аустенита. Карбидные фазы играют ключевую роль в повышении износостойкости этих чугунов. Количество эвтектических карбидов и структура матрицы зависят от химического состава сплава. Эти карбиды обладают высокой стойкостью к абразивному износу и ударным нагрузкам, что делает чугуны Ni-Hard особенно эффективными в условиях высоких нагрузок и экстремальной эксплуатации.

Чугун Ni-Hard типа 2 обладает ледебуритной структурой, в которой карбидная фаза M₃C присутствует непрерывно по всему микроструктурному объёму. Такая непрерывная карбидная сетка снижает вязкость материала, поэтому чугун типа 2 может демонстрировать меньшую стойкость в условиях интенсивных ударных нагрузок и сильного абразивного износа.

В отличие от него, чугун Ni-Hard типа 4 имеет эвтектическую структуру, где карбиды M₇C₃ располагаются в матрице неравномерно и прерывисто. Благодаря этой особенности, включая повышенную сопротивляемость разрушению, Ni-Hard типа 4 часто предпочтителен в промышленных приложениях.

Главное преимущество прерывистой карбидной структуры Ni-Hard типа 4 заключается в том, что, несмотря на хрупкость карбида M₇C₃, возникающие в нём трещины эффективно останавливаются до того, как они смогут проникнуть в более мягкую металлическую матрицу. Это обеспечивает типу 4 более высокую сопротивляемость разрушению по сравнению с типом 2. Поэтому чугун Ni-Hard типа 4 является более подходящим выбором для условий, где требуется высокая износостойкость и устойчивость к повторным ударным нагрузкам.

Химический состав и применение чугуна Ni-Hard

Химический состав чугуна Ni-Hard играет ключевую роль в формировании определённых типов карбидов. Например, когда сумма Si плюс 0,3% Cr превышает 4,1%, образуются прерывистые карбиды M₇C₃ вместо ледебуритных M₃C. Эти изменения в химическом составе улучшают механические свойства и износостойкость Ni-Hard, позволяя ему эффективно работать в более жёстких условиях.

В конечном итоге чугун Ni-Hard, благодаря уникальной структуре карбидов и высокой стойкости к износу и ударам, широко используется в различных отраслях, таких как цементные мельницы, дробилки и металлообрабатывающее оборудование. Выбор подходящего типа Ni-Hard (Тип 2 или 4) зависит от конкретных требований применения и условий эксплуатации.

Особенности и свойства чугуна Ni-Hard

Износостойкость и ударопрочность:
Чугун Ni-Hard обладает высокой стойкостью к износу и многократным ударам благодаря наличию твёрдых карбидов, таких как M₃C и M₇C₃.

Основные типы чугуна Ni-Hard:

Ni-Hard I: Содержит 4–5% никеля, подходит для применения, требующего высокой твёрдости.
Ni-Hard II: Содержит более 5% никеля и повышенное содержание хрома, обладает большей прочностью и подходит для более жёстких условий.

Применение чугуна Ni-Hard:
Благодаря высокой износостойкости и способности выдерживать сложные условия работы, Ni-Hard используется в различных отраслях:

Цементная промышленность:
- Шаровые мельницы (Grinding Balls)
- Подкладки мельниц (Mill Liners)
Горно-металлургическая промышленность:
- Детали ударных дробилок (Impact Crusher Parts)
- Металлические валы (Metal Rolling Rolls)
Транспортировка материалов:
- Компоненты для оборудования прокатки и конвейеров.

Сравнение чугуна Ni-Hard и высокохромистого чугуна

Чугун Ni-Hard 4 и высокохромистый чугун оба хорошо работают в жестких промышленных условиях, но различаются по свойствам и применению:

Чугун Ni-Hard 4:

Структура содержит прерывистые карбиды M₇C₃, обеспечивая большую прочность по сравнению с Ni-Hard 2.
Подходит для применения, требующего высокой закаливаемости.

Высокохромистый чугун:

Более высокая стойкость к разрушению, что делает его более подходящим для условий с тяжелыми ударами.

Преимущества чугуна Ni-Hard:

Высокая закаливаемость: Позволяет использовать чугун в деталях, требующих высокой поверхностной твердости и износостойкости.
Оптимальная работа при износе и ударах: Идеально подходит для таких отраслей, как цементная и горнодобывающая промышленность, где детали подвергаются повторяющемуся износу и ударам.

Чугуны Ni-Hard
Благодаря своим уникальным свойствам, чугун Ni-Hard остаётся одним из наиболее широко используемых материалов в тяжёлой промышленности и в сложных рабочих условиях. Он играет важную роль в повышении производительности и снижении затрат на обслуживание промышленного оборудования. Этот сплав подробно рассмотрен в нашей статье о Ni-Hard.

Высокохромистые коррозионностойкие чугуны
Высокохромистый чугун, обычно содержащий 20–35% хрома, широко применяется в различных отраслях благодаря высокой стойкости к коррозии и износу. Эти чугуны особенно используются в условиях, где они подвергаются воздействию окисляющих кислот, таких как азотная кислота, и других агрессивных химических сред. Важной особенностью этих чугунов является их хорошая устойчивость к слабым кислотам, солевым растворам, органическим кислотам и общим атмосферным условиям. В этих сплавах хром играет ключевую роль в повышении коррозионной стойкости и увеличении долговечности деталей.

Высокохромистый чугун обычно используется в отраслях, требующих устойчивости к коррозии и высоким температурам. Например, он часто применяется в отжиговых ваннах для свинца, цинка и алюминия, в приводных цепях и других деталях, подвергающихся коррозии и высоким температурам. Эти чугуны демонстрируют отличную стойкость к серной и фосфорной кислотам, особенно при высоких концентрациях и различных температурах.

Высокохромистые чугуны с содержанием хрома 30–35% специально разработаны для работы в условиях сильной коррозии. Они эффективно сопротивляются всем концентрациям серной кислоты, даже при высоких температурах. В частности, они хорошо выдерживают серную кислоту при температурах до 80°C, сульфитные растворы на целлюлозно-бумажных фабриках, отбеливающие растворы при комнатной температуре, а также холодные растворы сульфата алюминия до 5% концентрации. Кроме того, они устойчивы к фосфорной кислоте концентрацией 60% при высоких температурах до кипения и к фосфорной кислоте 85% при температурах до 80°C.

Высокохромистые чугуны
Высокохромистые чугуны также демонстрируют хорошую стойкость к морской воде и минеральным водам, содержащим кислотные растворы. Благодаря оптимальному сочетанию хрома и углерода, они обладают лучшими механическими свойствами по сравнению с высокосилициевыми чугуном. При правильном балансировании содержания хрома и углерода эти чугуны легко поддаются термической обработке. Высокохромистые чугуны с высоким содержанием хрома особенно хорошо работают в сильно коррозионных средах. Благодаря высокой устойчивости к коррозии и износу они широко используются в химической промышленности, производстве коррозионностойкого оборудования, отжиговых ваннах и деталях, подвергающихся воздействию высоких температур и коррозионных условий.

Высокопроизводительные чугуны при высоких температурах
Эти чугуны демонстрируют наилучшую работу при высоких температурах и в условиях, требующих устойчивости к коррозионным кислотам и сильному износу. По этой причине они широко применяются в чувствительных отраслях, таких как химическая и нефтехимическая промышленность.

Высокосилициевые коррозионностойкие чугуны
Высокосилициевые чугуны, содержащие примерно 14–17% кремния, известны своими уникальными свойствами кремния, повышающими коррозионную стойкость и способность выдерживать высокие температуры. Кремний в этих чугунах не только предотвращает образование твёрдых карбидов, но и улучшает сопротивляемость коррозионным кислотам, таким как азотная и серная кислоты. Вследствие этого высокосилициевые чугуны широко применяются в отраслях, требующих высокой устойчивости к агрессивным средам.

Высокосилициевые чугуны с содержанием молибдена до 3,5% применяются в промышленности для транспортировки коррозионных кислот. Особенно при содержании кремния 14,5% и выше, эти чугуны демонстрируют высокую стойкость к 30%-ной серной кислоте. Увеличение содержания кремния до 16,5% в серых чугунах значительно повышает устойчивость к серной и азотной кислотам при всех концентрациях.

Серые чугуны с 14% кремния имеют меньшую стойкость к соляной кислоте, но добавление 3,5% молибдена улучшает её. Увеличение кремния до 17% дополнительно повышает коррозионную стойкость. Эти чугуны хорошо работают в растворах, содержащих соли меди, или во влажном хлоре, а также устойчивы к органическим кислотам при любых концентрациях и температурах.

Однако высокосилициевые чугуны имеют слабые механические свойства и низкую стойкость к механическим и термическим ударам. Они трудноотливаемы и плохо поддаются механической обработке. Несмотря на эти ограничения, их выдающаяся стойкость к кислотам делает их широко используемыми, особенно в трубопроводах химических заводов и лабораторий для транспортировки агрессивных веществ.

Применение: Широко используются в нефтехимической промышленности, производстве серной и азотной кислот, а также в производстве взрывчатых веществ.

Аустенитные чугуны
Аустенитные чугуны, как тип легированного чугуна, имеют широкое применение благодаря уникальной коррозионной стойкости и механическим свойствам. Их свойства сильно зависят от точного химического состава, особенно кремния, который предотвращает образование карбидов и способствует выпадению графита. Уровень кремния должен быть максимальным в пределах стандартных норм для достижения желаемых свойств аустенитного чугуна.

Тип карбида существенно влияет на свойства литейного процесса. Образование карбидов снижает выпадение графита при затвердевании, что уменьшает расширение в форме. Эвтектические карбиды хрома, образующиеся на поздних стадиях затвердевания, плохо питаются, что приводит к пористости и междендритному усадочному сжатию. Поэтому предпочтительно минимальное содержание карбидов. В большинстве аустенитных чугунов присутствует хром, образующий карбиды хрома, который повышает коррозионную и окислительную стойкость, а в некоторых случаях содержание хрома увеличивают выше 3% для улучшения износостойкости.

Факторы, влияющие на литьё деталей из аустенитного чугуна
Бездефектное литьё деталей из аустенитного чугуна зависит не только от методов подачи и распределения металла, но и от нескольких других факторов, некоторые из которых взаимосвязаны. К ним относятся размер отливки, прочность формы, химический состав, температура заливки и закалка (inoculation). Следует отметить, что аустенитные чугуны с пластинчатым графитом сильно отличаются от серых чугунов по характеристикам усадки и другим литейным свойствам. Благодаря своим особенностям во время кристаллизации и формирования графитовой структуры требуется точный контроль процесса литья, чтобы избежать дефектов, таких как аномальная усадка или поверхностные дефекты.

Применение деталей из аустенитного чугуна
Аустенитные чугуны благодаря высокой коррозионной стойкости и термостойкости применяются во многих отраслях. Эти сплавы идеально подходят для производства деталей, которые должны быть устойчивы к коррозии и образованию чешуйки в различных средах. Основные применения: поршневые кольца дизельных двигателей, насосы и клапаны для опреснительных, химических и нефтяных производств. Также применяются в сельском хозяйстве, водоочистке и других отраслях, работающих с коррозионно-активными жидкостями.

Аустенитные чугуны хорошо работают при температурах до 800°C и используются в условиях, требующих стойкости к ползучести и росту при высоких температурах. Эти сплавы применяются в турбокомпрессорах, выхлопных трубах, высокотемпературных клапанах, компрессорах, электрических переключателях и винтах судов. Одной из ключевых особенностей является их устойчивость к морской воде, что расширяет их использование в судостроении, нефтегазовой промышленности и морских отраслях.

Термостойкие чугуны
Термостойкими называются чугуны, способные выдерживать высокие температуры и сильные тепловые нагрузки. Легирующие элементы, такие как хром, кремний и никель, придают этим чугунным сплавам термостойкие свойства.

Высокохромистый термостойкий чугун: ~20% хрома, выдерживает до 1000°C.
Высокосилициевый термостойкий чугун: 5.5–6% кремния, используется обычно выше 900°C.
Ni-Si термостойкий чугун: высокое содержание никеля и кремния, подходит для сред с сернистым газом.

Эти чугуны широко применяются в металлургической и химической промышленности, где требуется термостойкость.

Высокохромистый белый чугун
Высокохромистый белый чугун – один из самых применяемых белых чугунов, обеспечивает отличную износостойкость и коррозионную стойкость. Это делает его подходящим для горнодобывающей, песчаной, цементной и нефтехимической промышленности. Согласно ASTM A532, эти чугуны делятся на два основных класса II и III, каждый с особыми свойствами и применениями.

Классификация ASTM A532 для высокохромистого белого чугуна

Класс II – включает пять типов сплавов A, B, C, D и E:

Тип A: ~12% хрома, подходит для общих применений со средней износостойкостью.
Тип B & C: Тип B – 15% хрома с низким содержанием углерода (важна ударная прочность), Тип C – высокий углерод для большей износостойкости.
Тип D & E: оба с 20% хрома, различаются содержанием углерода; Тип D – меньше углерода для большей вязкости, Тип E – больше углерода для большей твёрдости.

Класс III – сплавы с ~25% хрома, очень высокая износостойкость и коррозионная стойкость, используются в сильно агрессивных средах, таких как химическая и переработка минерального сырья.

Металлургическая структура высокохромистого белого чугуна
Высокохромистый белый чугун содержит твёрдые карбиды хрома в матрице мартенсита или аустенита. Такая структура:

Увеличивает износостойкость и срок службы деталей.
Обеспечивает стабильную работу при высоких температурах.

Применение высокохромистого белого чугуна
Чугуны, устойчивые к износу, благодаря уникальным механическим свойствам и высокой стойкости к износу и коррозии, широко применяются в различных отраслях. Эти чугуны содержат элементы, такие как хром и молибден, и имеют прочную и стойкую структуру, что делает их идеальными для работы в суровых эксплуатационных условиях.

Основные области применения чугуна, устойчивого к износу:

Детали автомобилей и тяжёлых машин:

Втулки (Bushings)
Цилиндры (Cylinders)
Втулки цилиндров (Cylinder Liners)
Тормозные барабаны (Brake Drums)

Машиностроение и формы

Запасные части и промышленное дробильное оборудование:

Части гидроконусных дробилок (Hydrocone Crusher Parts)
Части щековых дробилок (Jaw Crusher Parts)
Запасные части для дробилок и тяжёлого промышленного и горного оборудования

Горнодобывающая и перерабатывающая промышленность:

Шары и футеровка мельниц (Grinding Media and Mill Liners)
Проволочные штампы (Wire Drawing Dies)
Ролики конвейеров (Conveyor Rollers)
Насосы, устойчивые к истиранию (Abrasion-Resistant Pumps)

Горнодобывающая и цементная промышленность:

Футеровка мельниц, наковальни, детали пескомётов, молоты — особенно молоты Behringer HS10, HS14, HS11, HS7

Нефтегазовая промышленность:

Коррозионностойкие насосы и клапаны

Нефтехимическая промышленность:

Высокотемпературные и коррозионностойкие детали

Преимущества высокохромистого белого чугуна:

Долгий срок службы: стойкость к износу и коррозии снижает расходы на техническое обслуживание.
Оптимальная работа в сложных условиях: эти материалы отлично работают в условиях высокой нагрузки, например, в шахтах и сталелитейной промышленности.
Термическая стойкость: состав сплава делает их пригодными для высокотемпературных приложений.
Разнообразие применения: от горного оборудования и деталей ходовой части до химической промышленности.

Эти свойства и области применения делают чугун, устойчивый к износу, одним из наиболее широко используемых материалов в тяжелой промышленности и промышленном машиностроении.

Высокохромистый износостойкий чугун
Высокохромистый белый чугун благодаря высокой стойкости к износу и коррозии имеет широкое промышленное применение. Эти сплавы обычно содержат 12–34% хрома и 1.5–3.5% углерода. Высокое содержание хрома приводит к образованию карбидов хрома (M₇C₃) в микроструктуре.

Карбиды хрома образуют сплошные сети вокруг зерен аустенита, что может приводить к хрупкости и растрескиванию. Однако, при точной настройке химического состава и правильной термической обработке можно достичь баланса между износостойкостью и прочностью. Например, снижение содержания углерода в матрице и добавление подходящих легирующих элементов одновременно улучшает прочность и износостойкость высокохромистого износостойкого чугуна.

В применениях, таких как дробилки и мельницы, детали должны не только сопротивляться износу, но и выдерживать динамические нагрузки, чтобы предотвратить внезапные разрушения. Выбор оптимального химического состава и термическая обработка играют ключевую роль в достижении этих свойств. Хром в составе высокохромистого белого чугуна повышает не только износостойкость, но и коррозионную стойкость.

Микроструктура высокохромистого белого чугуна
Микроструктура этих чугунов состоит из дискретных эвтектических железо-хромовых карбидов и вторичных карбидов, обогащённых хромом, в матрице из аустенита или его продуктов превращения. С помощью термообработки можно получить различные микроструктуры, такие как аустенитная, мартенситная, бейнитная или перлитная, каждая из которых обладает своими механическими и физическими свойствами.

В результате высокохромистый белый чугун с подходящим химическим составом и оптимальной термообработкой является идеальным выбором для применения, требующего высокой износостойкости и коррозионной стойкости при достаточной вязкости.

Микроструктура высокохромистого износостойкого чугуна
Высокохромистый износостойкий чугун имеет уникальную микроструктуру, обеспечивающую высокую стойкость к износу. Эта структура включает эвтектические карбиды M₇C₃ (железо-хром), распределённые в матрице из аустенита или его продуктов превращения.

Во время абразивного воздействия твёрдые частицы проникают в поверхность металла и удаляют фрагменты через царапины и деформацию. Для противодействия этому износу важно, чтобы структура металла содержала твёрдые фазы, способные сопротивляться проникновению абразивных частиц. В высокохромистых чугунах наличие твёрдых карбидов M₇C₃ обеспечивает эту защиту.

Выбор подходящей матрицы в этих чугунах крайне важен. Мартенситная матрица с высоким содержанием углерода и твёрдостью, благодаря присутствию дисперсных вторичных карбидов, обеспечивает высокую износостойкость. Кроме того, нестабильный аустенит с возможностью наклёпки (Work Hardening) может быть подходящим вариантом. В высокохромистом белом чугуне карбиды распределены в матрице, что контрастирует со ледебуритной структурой низколегированного белого чугуна.

Содержание углерода и износостойкость
Содержание углерода в химическом составе этих чугунов играет ключевую роль в определении объёма карбидов и, как следствие, износостойкости. Увеличение углерода до эвтектического уровня увеличивает объём карбидов и улучшает износостойкость. Однако чрезмерное содержание углерода (гиперэвтектическое) может привести к образованию хрупких первичных карбидов, которые при механических ударах ломаются, снижая износостойкость и вязкость.

Более мягкие матрицы, такие как перлит, имеют меньшую износостойкость и повышают склонность карбидов к отделению от матрицы. Это может привести к снижению предела текучести и недостаточной поддержке карбидов при механических нагрузках. Поэтому контроль химического состава и правильная термообработка для достижения оптимальной микроструктуры необходимы для одновременного улучшения износостойкости и вязкости в высокохромистых износостойких чугунах.

Плавка и литьё высокохромистых чугунов
Высокохромистые чугуны благодаря своим выдающимся механическим свойствам, высокой износо- и коррозионной стойкости и широкому применению в тяжёлой промышленности, особенно при производстве дробилок, очень ценятся. Эти чугуны содержат высокий процент хрома (более 12%), что приводит к образованию хромовых карбидов в микроструктуре, обеспечивая высокую износостойкость и долговечность деталей.

Процесс производства высокохромистых чугунов включает несколько основных этапов: формовка, заливка, отделка или шлифовка и, наконец, термообработка. Эти этапы должны выполняться тщательно в соответствии с установленными стандартами, чтобы предотвратить дефекты, такие как трещины, проникновение песка или деформацию.

1. Формовка высокохромистых чугунов
Правильная и точная формовка является основой качества конечных изделий. Основные моменты включают:

Выбор формовочных материалов: использование песков с высокой прочностью и подходящими тепловыми характеристиками для предотвращения выгорания песка и проникновения расплава.
Проектирование систем литников и питателей: правильная система литников снижает турбулентность и предотвращает образование газовых и усадочных пустот.
Использование термостойких покрытий: покрытие форм термостойкими материалами снижает дефекты поверхности отливок.

2. Заливка высокохромистых чугунов
Заливка — это этап, на котором расплавленный металл переносится в форму. Важные факторы:

Контроль температуры заливки: температура для деталей толщиной менее 10 мм обычно устанавливается в диапазоне 1350–1400°C.
Предотвращение усадки и дефектов поверхности: подходящая температура помогает избежать проблем, таких как проникновение расплава или выгорание песка.
Контроль скорости заливки: правильная скорость заливки предотвращает турбулентность и образование газовых полостей.

Роль элементов в свойствах и литье чугуна

Алюминий (Aluminum)
Алюминий обычно действует как элемент, способствующий формированию феррита в чугуне. Он также облегчает образование графита в очень малых количествах (около 0.025%). Благодаря своим свойствам алюминий положительно влияет на механические свойства чугуна, особенно уменьшая размер зерна и улучшая обрабатываемость.

Сурьма (Antimony)
Сурьма известна как стабилизатор перлита. Обычно используется в сером чугуне для повышения износостойкости и улучшения механических свойств при высоких температурах. Сурьма эффективно способствует формированию перлита, повышая прочность на растяжение и твердость.

Висмут (Bismuth)
Висмут действует как слабый стабилизатор перлита. Обычно добавляется в небольших количествах для улучшения физических и механических свойств чугуна. Висмут также может снижать хрупкость и положительно влиять на процесс литья.

Бор (Boron)
Бор при использовании в количествах выше 0.15% является сильным стабилизатором перлита. Он может образовывать борные карбиды, значительно повышая износостойкость и коррозионную стойкость. Бор также помогает уменьшить размер зерна и улучшить механические свойства.

Хром (Chromium)
Хром — один из самых сильных элементов, образующих карбиды. Он способствует формированию сложных карбидов, увеличивает сопротивление «белому чугуне», предотвращает образование графита в тонких сечениях при охлаждении и способствует образованию более твёрдого и слоистого перлита. Такая структура повышает износостойкость, сопротивление ползучести и прочность при высоких температурах, а также увеличивает твердость и устойчивость к окислению. Хром особенно полезен в аустенитных и жаропрочных чугунах, работающих при циклических изменениях температуры.

Медь (Copper)
Медь в малых количествах может способствовать образованию графита. После олова медь известна как хороший стимулятор перлита. Она используется в сером чугуне и сплавах, требующих коррозионной стойкости.

Марганец (Manganese)
Марганец — важный элемент, образующий карбиды, который также способствует формированию перлита. Он улучшает износостойкость и прочность на растяжение чугуна, а также может действовать как эффективный дегазатор при плавке.

Теллур (Tellurium)
Теллур — сильный стабилизатор перлита, особенно применяемый в чугунах с хлопьевидным графитом. Он улучшает механические свойства, уменьшает размер зерна и повышает обрабатываемость.

Титан (Titanium)
Титан в количествах ниже 0.25% способствует зарождению графита. Он особенно используется в легированных чугунах для улучшения механических свойств и уменьшения хрупкости, действуя как вспомогательный элемент при формировании графита.

Никель, Ванадий, Магний, Графит, Ниобий, Вольфрам в чугуне

Никель (Nickel)
Никель является слабым элементом образования перлита и облегчает образование графита и феррита. Он особенно используется в легированных чугунах, требующих коррозионной стойкости, особенно в аустенитных и жаропрочных чугунах, для улучшения механических свойств и коррозионной стойкости. Никель способствует образованию графита, его эффект примерно вдвое меньше, чем у кремния, и распределяет графит в очень мелкую структуру. Также снижает стабильность первичных карбидов и дробит перлит, может формировать мартенситную структуру. Никель улучшает очистку зерна, увеличивает удельный вес, снижает пористость и вместе с хромом обеспечивает равномерность литья деталей с различной толщиной.

Ванадий (Vanadium)
Ванадий — сильный элемент, образующий карбиды, способствует формированию твердого перлита. Обычно добавляется в легированные чугуны для повышения прочности и износостойкости, действуя как упрочняющий элемент в микроструктуре.

Магний (Magnesium)
Магний играет ключевую роль в производстве ковкого (дутилового) чугуна. Добавление контролируемого количества магния в расплавленный чугун приводит к образованию сферического графита, улучшая механические свойства. Он уменьшает содержание серы и кислорода, предотвращает образование пластинчатого графита и улучшает качество литья.

Графит (Graphite)
Графит, продаваемый как ферросплав в компании Avangard, используется для контроля формы и размера графита в чугуне. Безсульфурный графит используется для сферографитового или компактного чугуна, улучшая механические свойства, а сульфурсодержащий графит применяется в сером чугуне с хлопьевидным графитом. Графит действует как упрочнитель, улучшая свойства литья, уменьшая усадку и повышая вязкость.

Ниобий (Niobium)
Добавление ниобия (0.1–1%) в высокохромовые чугуны образует дисперсные карбиды ниобия (NbC) с высокой твердостью. Эти твердые фазы улучшают износостойкость и служат центрами кристаллизации для карбидов хрома (M7C3), оптимизируя распределение и размер карбидов, улучшая механические и износные свойства. Ниобий также повышает ударную прочность и износостойкость высокохромовых чугунов при правильном контроле.

Вольфрам (Tungsten)
Влияние на Ni-hard чугуны: Вольфрам — важный легирующий элемент, особенно в Ni-hard марках, формирует карбиды вольфрама, укрепляя микроструктуру, повышая твердость, ударную вязкость и долговечность.
Влияние на высокохромовые чугуны: В высокохромовых чугунах (12–28% Cr, 1.5–3.5% C) вольфрам образует стабильные карбиды (Fe3W3C, Fe4W2C) с хромом и железом, улучшая износостойкость и твердость. При увеличении содержания хрома карбиды M3C переходят в M7C3, улучшая механические и структурные свойства. Вольфрам критически важен для контроля микроструктуры и общей производительности чугуна.

Влияние термообработки на твердость и микроструктуру высокохромистого белого чугуна

Высокохромистый белый чугун (HCWCI) широко используется в промышленности благодаря высокой износостойкости и уникальным механическим свойствам. Эти чугуны играют ключевую роль в горнодобывающей промышленности, производстве цемента, изготовлении форм для кирпича, лопастях турбин для машин шотпининга, а также в производстве мельничных шаров, молотов дробилок и пескомолов. Экономически эти материалы ценятся за долговечность и эффективность в различных отраслях.

Микроструктура HCWCI в основном состоит из мартенситной матрицы, распределенной в сети сложных карбидов железа и хрома. Такая структура обеспечивает высокую износостойкость и способность выдерживать механические удары, возникающие при столкновениях материалов с наковальнями и молотами дробилок, а также между мельничными шарами и корпусом мельницы. Например, мельничные шары различного размера, используемые в белых или серых цементных мельницах, демонстрируют: низкая скорость износа минимизирует попадание металлических частиц в конечный продукт.

Общая твердость высокохромовых деталей важна по двум причинам: во-первых, сильный градиент твердости между поверхностью и сердцевиной может вызвать деформацию, обычно из-за неоднородной микроструктуры или неправильной термообработки. Во-вторых, снижение твердости от поверхности к сердцевине уменьшает эффективность маленьких шаров и ограничивает повторное использование изношенных больших деталей.

Микроструктура HCWCI включает первичные дендриты и эвтектическую структуру. Эвтектические карбиды, образующиеся в структуре, зависят от химического состава и скорости охлаждения при затвердевании и могут быть одного из стехиометрических типов: (FeCr)23C6, (FeCr)7C3 или (FeCr)3C. В большинстве случаев эвтектические карбиды — это (FeCr)7C3. Скорость охлаждения определяет не только фазу матрицы (аустенит, мартенсит или перлит), но и тип и распределение карбидов. При низких скоростях охлаждения вторичные карбиды образуются вокруг аустенитных дендритов, повышая износостойкость.

Термообработка высокохромистого белого чугуна (гипоэвтектические сплавы)

Высокохромистый белый чугун с гипоэвтектическим составом обладает большей вязкостью по сравнению с гиперэвтектическими сплавами из-за отсутствия осаждения первичных карбидов. Литая структура этих сплавов состоит из первичных дендритов и эвтектической структуры, при этом размер колоний зависит от диапазона затвердевания и скорости охлаждения. Морфология эвтектических карбидов определяется типом и количеством карбидообразующих элементов и эквивалентным содержанием углерода.

При равновесном охлаждении от эвтектической температуры до критической (~720°C) карбиды хрома начинают осаждаться из аустенитной матрицы, а при дальнейшем охлаждении происходит проэвтектическое превращение. При неравновесном охлаждении перенасыщенный аустенит может преобразовываться в бейнит или перлит. Легирующие элементы могут подавлять это превращение. Повышение содержания углерода увеличивает твердость эвтектических карбидов. Структура эвтектических карбидов (FeCr)7C3 в сплавах с 10–26% хрома остается стабильной при аустенитизации.

Процесс термообработки HCWCI
Термообработка высокохромистого белого чугуна включает отжиг, закалку и отпуск для достижения оптимальной микроструктуры с равномерным распределением карбидов и матрицы, повышая износостойкость и вязкость. Для достижения максимальной твердости и износостойкости необходимо формирование мартенситной матрицы. Правильное легирование предотвращает образование перлита и повышает закаливаемость. Увеличение содержания углерода и хрома обеспечивает более равномерное распределение карбидов, позволяя формировать мартенсит и большее количество карбидов даже при низких скоростях охлаждения.

Влияние воздушного закаливания и легирующих элементов

Воздушное закаливание может привести к формированию мартенситной матрицы с меньшими внутренними напряжениями. Использование легирующих элементов, таких как никель (Ni), марганец (Mn) и медь (Cu), может увеличить количество остаточного аустенита, что может снизить износостойкость.

Хотя воздушное закаливание мягче, чем водяное или масляное, наличие остаточного аустенита может слегка размягчать поверхность, снижая твердость. Поэтому контроль состава сплава и параметров закалки имеет решающее значение для достижения сбалансированного сочетания прочности, твердости и износостойкости высокохромистого белого чугуна.

Химический состав одного типа высокохромного белого чугуна
Cu	Ni	Mo	Cr	S	P	Mn	Si	C
0.07	0.2	0.5	15	0.007	0.03	0.6	0.8	2.6

Температура аустенитизации влияет на структуру и конечные свойства, а также определяет процент углерода, растворенного в матрице аустенита. Диапазон температур аустенитизации для высокохромистых белых чугунов с содержанием хрома 12–20% составляет 950–1100 °C. Повышение температуры аустенитизации увеличивает стабильность аустенита, что приводит к увеличению содержания остаточного аустенита и снижению твердости. Низкая температура аустенитизации приводит к образованию низкоуглеродного мартенсита, что снижает твердость и износостойкость.

С увеличением скорости охлаждения диффузионные превращения задерживаются, и микроструктура матрицы склонна к образованию неравновесных фаз, таких как верхний бейнит, нижний бейнит и мартенсит. Исследования показали, что для сечений толщиной до 120 мм разница в твердости между закалкой сжатым воздухом и масляной закалкой незначительна. Закалка сжатым воздухом рекомендуется от температуры аустенитизации до температуры ниже образования перлита (около 550 °C).

Для высокохромистых белых чугунов предлагаются два типа отпуска: один — отпуск при 205–230 °C в течение 2–4 часов для повышения вязкости и снятия внутренних напряжений; другой — высокотемпературный отпуск, особенно для крупных отливок, для уменьшения остаточного аустенита и повышения сопротивления слоистости в диапазоне 480–550 °C. Структура после закалки содержит объемную долю остаточного аустенита, и чрезмерное время или температура отпуска приводят к снижению твердости и уменьшению износостойкости.

Предлагаемые циклы термообработки для типа высокохромистого чугуна
Описание цикла термообработки	Название цикла	Номер цикла
Аустенитизация при 970 °C, затем закалка сжатым воздухом до 500 °C, охлаждение на воздухе до 50 °C, и, наконец, отпуск при 550 °C в течение 2 часов с последующим охлаждением на воздухе.	Закалка сжатым воздухом	1
Аустенитизация при 970 °C, затем деталь закаливается в масле до 500 °C. После этого деталь охлаждается на воздухе до 50 °C. Наконец, проводится отпуск при 550 °C в течение 2 часов с последующим охлаждением на воздухе.	Масляная закалка	2
Аустенитизация при 970 °C, затем деталь выдерживается 90 секунд в соляной ванне при 500 °C. После этого деталь охлаждается сжатым воздухом до 50 °C. Далее проводится отпуск при 520 °C в течение 2 часов, и, наконец, деталь снова охлаждается сжатым воздухом.	Мартемперинг	3

Влияние термообработки на твердость и микроструктуру высокохромистого белого чугуна является ключевой темой в области материаловедения и производства износостойких деталей. Высокохромистые белые чугуны обладают высокой стойкостью к износу благодаря своим особым свойствам и используются в различных отраслях, включая горнодобывающую, сталелитейную промышленность и производство тяжелого оборудования. Одним из основных факторов, влияющих на механические свойства этих сплавов, является термообработка, проводимая для улучшения твердости и микроструктуры.

Твердость высокохромистого белого чугуна (хромистые чугуны)

Твердость хромистых чугунов после первичного литья может составлять около HRC 47 (Hardened Rockwell C). Однако при правильной термообработке это значение может превысить HRC 60. Этот рост твердости обусловлен образованием мартенситной структуры, достигаемой при аустенитизации при высоких температурах и закалке. Термообработка также улучшает распределение карбидов в матрице, что повышает износостойкость и увеличивает срок службы деталей.

Один интересный аспект термообработки высокохромистого белого чугуна заключается в том, что при отпуске обычно ожидается снижение твердости, так как отпуск вызывает обратное превращение некоторых мартенситных фаз. Однако в высокохромистых белых чугунах снижение твердости после отпуска очень ограничено. Это связано с разложением остаточного аустенита и образованием вторичных карбидов, которые не только не уменьшают твердость, но и могут её увеличивать. Иными словами, после отпуска конечная твердость чугуна зависит от двух комбинированных эффектов: снижения твердости из-за отпуска мартенсита и увеличения твердости за счет образования вторичных карбидов и превращения остаточного аустенита в мартенсит. Этот процесс обеспечивает высокую прочность и отличную износостойкость высокохромистых белых чугунов.

Эти моменты подчеркивают важность термообработки для улучшения механических свойств хромистых чугунов. Правильные методы, такие как аустенитизация при высоких температурах, закалка в определенных средах, например воздухе или масле, с последующим отпуском при контролируемых температурах, могут значительно улучшить износостойкость этих деталей. Для максимальной эффективности необходим точный подбор легирующих элементов, таких как хром, углерод, а также молибден и ванадий.

При применении всех трех вышеупомянутых циклов термообработки твердость всех деталей увеличивается. Этот рост обусловлен образованием мартенсита и выпадением вторичных карбидов в матрице. Результаты каждого цикла следующие:

Цикл 1, включающий закалку сжатым воздухом и отпуск, демонстрирует наименьшую поверхностную твердость. Появление трещин на поверхности образца 2 после термообработки показывает, что цикл был неподходящим. Выбор масла в качестве среды для закалки, которое формирует жесткую мартенситную матрицу, вместе с напряжениями сжатия от охлаждения и расширения из-за мартенситного превращения приводит к концентрации напряжений и образованию мелких трещин.

Предполагается, что выдержка образца при температуре выше начала образования мартенсита в расплавленной соляной ванне обеспечивает тепловое выравнивание поверхности и сердцевины, что минимизирует поверхностное расхождение после закалки. Поэтому цикл 3 принимается как окончательный.

Минимальная твердость соответствует литому состоянию и составляет около 47 HRC. Применение указанного цикла термообработки увеличивает твердость всех деталей за счет образования мартенсита и выпадения вторичных карбидов. Согласно объемным измерениям твердости, минимальная разница твердости между поверхностью и сердцевиной достигается при мартемперинге. Лучшая структура матрицы — мартенситная, укрепленная карбидами. В этих образцах наблюдаются эвтектические карбиды 3M7C стержневой и иногда пластинчатой формы. Следует отметить, что рост карбидов 3M7C происходит в стержневой и пластинчатой форме, с продольной осью параллельно направлению теплового потока в форме.

Применение легированных белых чугунов в горной промышленности

Легированные белые чугуны, особенно высокохромистые, широко используются в горной промышленности благодаря высокой износостойкости и коррозионной стойкости. Содержание хрома 12–35% позволяет этим сплавам образовывать мартенситную структуру, обеспечивающую высокую твердость и долговечность.

В горном оборудовании, таком как дробилки, молоты из высокохромистого чугуна являются ключевыми элементами для измельчения материалов. Эти молоты производятся по международному стандарту ASTM A532 и показывают высокую стойкость в тяжелых условиях эксплуатации.

Кроме того, высокохромистые чугунные шары используются в промышленных мельницах для измельчения минералов. Благодаря первичным и вторичным карбидам хрома, эти шары обладают высокой твердостью и износостойкостью и применяются в цементной и сталелитейной промышленности.

Использование легированных белых чугунов в горном оборудовании улучшает эффективность процессов, снижает затраты на обслуживание и увеличивает срок службы деталей, делая их идеальным выбором для горных применений.

Высокохромистые молоты для дробилок

В дробилках молоты играют ключевую роль в измельчении материалов. Высокохромистые чугунные молоты являются одними из важнейших литых компонентов в горной и строительной промышленности благодаря уникальным свойствам, таким как высокая износостойкость и коррозионная стойкость. Например, в щековых дробилках молоты для частей Jaw Crusher 120 и Jaw Crusher 180, а также других частей изготавливаются из износостойкого высокохромистого чугуна наряду с марганцевой сталью и Ni-hard чугуном. Эти компоненты производятся в соответствии с международным стандартом ASTM A532, что гарантирует высокое качество и оптимальную работу в тяжелых условиях.

Высокохромистые износостойкие чугуны с химическим составом, содержащим 12–35% хрома, образуют мартенситную структуру, обеспечивающую высокую твердость и отличную износостойкость. Благодаря своим механическим и химическим свойствам эти сплавы эффективно работают даже в агрессивных средах и при высоких температурах. Использование хромистого чугуна в молотках щековых дробилок и другом горном оборудовании, включая грохоты и другие устройства для дробления и сортировки, не только улучшает процесс дробления, но и снижает затраты на обслуживание и увеличивает срок службы деталей.

Чугунные шары для мельниц

Чугунные шары, особенно легированные, применяются в различных отраслях, таких как горная промышленность, цементная и сталелитейная, для измельчения материалов до требуемой крупности. Этот процесс осуществляется за счет вращения мельницы и ударов шаров о материалы внутри. Поэтому шары должны обладать соответствующими механическими свойствами и высокой ударной стойкостью.

Шары из низколегированного белого чугуна

Эти шары изготавливаются из низколегированного белого чугуна с содержанием хрома 0,5–1,5%. После термообработки их микроструктура состоит из карбида железа (цементит) и мартенсита, а твердость составляет 58–62 HRC. Эти шары в основном используются в горной промышленности, например, на медных и железных рудниках.

Шары из высокохромистого белого чугуна

Эти шары с высоким содержанием хрома имеют структуру, отличающуюся от низколегированных шаров. Первичные и вторичные карбиды хрома, образующиеся после термообработки в мартенситной матрице, обладают большей твердостью по сравнению с карбидами железа и обеспечивают отличную износостойкость, ударную вязкость и общую прочность.

Основное применение этих шаров — в цементной промышленности. В двух- и трехкамерных мельницах в первой камере используются шары размером 60–90 мм с твердостью 58–62 HRC, а в последующих камерах — шары размером 15–60 мм с твердостью 58–64 HRC. Степень износа этих шаров в цементных заводах очень низкая. Помимо серого цемента, они также используются для производства белого цемента.

Другой тип этих шаров, содержащий 28–30% хрома, используется в грануляционных мельницах крупных интегрированных сталелитейных комбинатов.

Литье из высокохромистого белого износостойкого чугуна: высокое качество и специализированные услуги компании Авангард

Литье из высокохромистого белого износостойкого чугуна является одним из самых передовых процессов в литейной промышленности. Благодаря исключительной стойкости к износу и коррозии, оно широко используется в горной, сталелитейной и цементной промышленности. Компания Авангард, опираясь на инженеров с двадцатилетним опытом работы и выпускников ведущих университетов Ирана и Канады, специализируется на литье высокохромистого белого износостойкого чугуна.

Компания использует современное оборудование на заводе и в передовых мастерских для производства таких деталей, как молотки и износостойкие части для дробильного, размельчительного и сортировочного оборудования на шахтах, корпуса и рабочие колеса насосов, а также другие промышленные детали. Литье высокохромистого чугуна в Авангард осуществляется в соответствии с международными стандартами и строгим контролем качества, чтобы предоставлять клиентам продукцию высокого качества по конкурентным ценам.

Высокохромистый белый чугун: мартенситная структура, высокая твердость и износостойкость

Высокохромистый белый чугун, производимый методом литья хромистого чугуна, содержит 12–35% хрома и имеет мартенситную структуру, обеспечивающую высокую твердость и износостойкость. Эти свойства делают сплав идеальным для использования в тяжелом оборудовании и в суровых условиях работы.

Услуги Авангард в литье хромистого чугуна:

Производство прочных и индивидуальных компонентов с использованием современных технологий.
Обеспечение долговечности и производительности деталей с помощью передовой термической обработки после литья высокохромистого чугуна.
Предоставление высококачественных износостойких сплавов.

Почему Авангард?
Компания Авангард использует инженерную команду, выпускников лучших университетов Ирана и Канады, а также более двадцати лет опыта в производстве и литье высокохромистого белого чугуна. Благодаря производству специализированных компонентов и предоставлению услуг по конкурентным ценам, Авангард является одним из лучших выборов для покупки и продажи этих продуктов в Тегеране и по всей Ирану.

Вы также можете прослушать подкаст (аудио-статью) этой статьи, а файл PowerPoint статьи доступен для скачивания.

Для заказа и получения дополнительной информации о литье различных высокохромистых износостойких белых чугунов и других услугах Авангард, свяжитесь с профессиональной командой Авангард.

Холдинговая компания Авангард по промышленной торговле
Телефон: +98 912 022 8576
Веб-сайт: ru.Avangardholding.com