Пастухова Т. В. Підвищення трибологічних властивостей та економічності легування білих чавунів зі сфероїдальними карбідами ванадію

Об'єкт досліджень - процеси формування структури і властивостей легованих чавунів. Предмет досліджень - закономірності впливу хімічного складу і термічної обробки на мікроструктуру і трибологічні властивості комплексно-легованих чавунів зі сфероїдальним карбідами ванадію. Методи досліджень: оптична та сканувальна електронна мікроскопія, 3D-профілометрія, енергодисперсійна спектроскопія, рентгеноструктурний, ділатометричний методи досліджень; визначення механічних властивостей; випробування на абразивне й ерозійне зношування; методи математичної статистики та планування факторного експерименту. У дисертації вирішено актуальну науково-технічну задачу підвищення трибологічних властивостей та ефективності застосування легованих білих чавунів зі сфероїдальними карбідами ванадію (SCI-сплавів). Досліджено вплив ванадію та хрому в кількості 5-10 % та до 9 % відповідно на структуроутворення, фазовий хімічний склад, температуру перетворення "перліт-аустеніт" V-Mn-Ni-Cr SCI-чавунів; визначено вплив температури загартування на мікроструктуру, твердість, абразивну та ерозійну зносостійкість SCI-сплавів. Виявлено неоднозначний характер впливу хрому на стійкість аустеніту (литого, дестабілізованого, залишкового) до фазових перетворень в досліджених чавунах. Показано важливу роль метастабільності аустеніту до мартенситного перетворення при зношуванні на абразивну зносостійкість сплавів. Запропоновано диференційований підхід до вибору оптимальної структури металевої матриці SCI-сплавів в залежності від механізму зношування. Виявлено основні механізми руйнування поверхні при абразивному та ерозійному зношуванні, та встановлено фактори підвищеної зносостійкості SCI-чавунів. Показано, що нові економнолеговані SCI-чавуни мають підвищену в 1,5-3,0 рази ерозійну зносостійкість в порівнянні з прототипом та високохромистим чавуном при зниженій на 4-5 % кількості ванадію. Стендовими полунатурними випробуваннями на абразивне зношування встановлено, що використання чавуну Ф10Х4,5 взамін сталі Х12Ф1, чавуну 270Х21Г2 та твердого сплаву ВК8 дозволить економити 5,44, 10,67 і 397,30 грн. на 1 кг сплаву відповідно. Розроблено хімічний склад безнікелевого SCI-чавуну (патент України № 98897), який передано для впровадження до ПАТ "Дніпровський металургійний комбінат".