Методическое руководство к выполнению лабораторных работ по курсу «Основы повышения надежности и долговечности деталей машин», страница 5

1. Теоретическая часть

Среди широкого многообразия износостойких материалов отдельной группой выделяются белые комплекснолегированныые чугуны. Наиболее успешно они используются в условиях абразивного и гидроабразивного изнашивания. Из этих чугунов изготавливают детали дробеметных аппаратов, лопасти глиномешалок, элементы гидронасосов, перекачивающих водно-песчаную смесь, мелющие шары и многие другие детали. Высокая абразивная износостойкость таких чугунов обусловлена их способностью закаливаться на мартенсит, а также наличием в структуре большого количества (20-30%) высокотвердых специальных карбидов. Наиболее широко используются доэвтектические чугуны, поскольку заэвтектические сплавы весьма хрупки и не выдерживают минимальных ударных нагрузок или термических деформаций. Основным легирующим элементом комплекснолегированных  белых чугунов является хром - наиболее дешевый и доступный элемент среди всей группы сильных карбидообразующих элементов. Карбиды хрома обладают высокой твердостью и износостойкостью, а при его введении в жидкий металл не ухудшаются технологические параметры выплавки и разливки чугуна.

Известны 2 вида комплекснолегированных чугунов на хромистой основе. К первому относятся так называемые «нихарды» - чугуны, содержащие 2-3%Cr и 3-5%Ni. При таком количестве хрома кристаллизация идет с образованием карбидов цементитного типа (Fe,Cr)₃C. Ведущей фазой при кристаллизации является цементит; он же образует матрицу эвтектической колонии, а аустенит- разветвленную фазу. Таким образом, механические свойства чугунов с карбидами цементитного типа в значительной степени определяется хрупкостью цементита. Твердость карбидов в «нихарде» составляет 800-1000HV, что ниже твердости самого распространенного абразивного материала - кварца (1000-1200 HV).

При увеличении содержания хрома до 10-12% кристаллизация протекает с образованием специального карбида (Cr,Fe)₇С₃. Эвтектика g+(Cr,Fe)₇С₃ имеет скелетное строение, причем матричной фазой является вязкий аустенит, а разветвленной - карбид, т.о. ее можно рассматривать как естественный композиционный материал. Этими особенностями аустенитно-хромистокарбидной эвтектики определяется скачкообразное изменение свойств высокохромистых белых чугунов по сравнению с низкохромистыми чугунами, имеющими эвтектику ледебуритного типа. Кроме того, карбиды (Cr,Fe)₇С₃ обладают более высокой твердостью по сравнению с цементитом: 1400-2500HV и 800-1000HV, соответственно. По этой причине большинство применяемых белых износостойких чугунов содержат более 12% хрома.