Химические свойства. Коррозия металлов и сплавов. Перспективы применения нелегированного доменного чугуна без выделений графита, страница 44

Таким образом, в настоящее время сделано все, чтобы режущий инструмент был дорогостоящим. В создании инструментальных сталей и чугунов победило направление, которое привело к введению в железо больших количеств очень дорогих элементов (W, V, Cr, Mo, Co, Nb и др.). Учитывая сложившиеся трудности с получением легирующих элементов и ферросплавов, поиски новых представлений о формировании сущности свойств, следует ожидать появления новых материалов и технологий, которые позволят получать более дешевый и работоспособный инструмент.

5.3.3 Инструмент из доменного чугуна без выделений графита

В индукционных печах Кузнецкого машиностроительного завода проведена  термоциклическая обработка доменного чугуна производства КМК. В отличие от обычного переплава чугун при следующем составе, мас. %: углерод 3,7; кремний 1,65; марганец 0,44; фосфор 0,085; сера 0,075 имеет ледебуритную структуру без выделений графита. Методом литья по выплавляемым моделям из него получены ножи для сборных фрез размером 15х20х50 мм.

Твердость ножей до термической обработки составляла HRC 36-38. Литые ножи подвергались закалке с температур 500-1000°С после выдержки 3-60 мин, охлаждающая среда - проточная вода.

Чугун с ледебуритной структурой имеет низкую теплопроводность и на ножах, закаленных с 550-1100°С, наблюдалось трещинообразование. Как правило, трещины зарождаются и распространяются по цементитной сетке. Микроструктура после выдержки при температуре нагрева в течение 3-5 мин практически не изменяется, однако твердость существенно возрастает. Наибольшие значения твердости определены у ножей, закаленных с 800°С, и составляют HRC 65-67. Закалка с температур ниже 700°С в меньшей степени повышает твердость. Непонятным остается сохранение литой микроструктуры при резком повышении твердости в результате закалки с 800-1100°С. Возможно, этот экспериментальный факт потребует применения новых представлений о сущности процессов упрочнения при закалке. Для устранения закалочных трещин применялось охлаждение в масле. Твердость в этом случае повышалась до HRC 52-55 и сохранялась после отпуска при 250-400°С. Результаты работы позволяют считать возможным получение режущего инструмента из такого доступного и дешевого материала, как передельный чугун, имеющего после термической обработки высокую твердость и хорошие режущие свойства - не ниже, чем у инструмента из углеродистых сталей. Такой инструмент может быть использован для обработки пластмасс, дерева, цветных металлов и малоуглеродистых сталей.

Также был применен второй вариант получения токарных резцов литьем по выплавляемым моделям в условиях того же завода с переработкой чугуна производства ЗСМК. Обработка проводилась комплексным модификатором в количестве 0,5; 1,0; 1,5 и 2% от веса расплава. После обработки расплава 0,5 и 1%-ным модификатором получены резцы различных размеров. В микроструктуре отливок в этом случае не обнаруживаются выделения графита. Химический состав после оптимальной обработки расплава следующий, мас. %: углерод 4,28; кремний 0,35; марганец 0,45; фосфор 0,16; сера 0,031. Твердость литых резцов после обработки расплава составляла: