Высокохромистые и низкохромистые чугуны

Ученые исследовали низкоуглеродистый чугун с содержанием хрома около 6%, который дополнительно легировали молибденом (до 3%) и вольфрамом (до 10%). При легировании марганцем до 5 % твердость и износостойкость увеличивались. При вводе ванадия твердость незначительно уменьшалась, а износостойкость увеличилась на 25 %. При легировании молибденом и вольфрамом твердость и износостойкость сплава в литом состоянии вначале увеличивается. Ученые отмечают, что максимальные твердость и износостойкость наблюдались при содержании 1-2 %Мn, 2,5 %W и 1-2 %V. Низкотемпературный отпуск снижает твердость и износостойкость этих чугунов.
 

В американском стандарте «Износостойкие чугуны«А532/А532М—93а просто отмечается, что элементарные и низколегированные белые чугуны, состоящие из значительного количества карбидов железа и перлита, специально исключены из этого стандарта. Подобные замечания вытекают из понимания, что долговременная и надежная работа сложного, дорогого и высокопроизводительного оборудования оправдывает применение более дорогих, но высокоизносостойких легированных чугунов. Именно в этой связи началось применение чугуна нихард, содержащего 7—11 %Сr, что позволило обеспечить более высокую износостойкость по сравнению с чугунами нихард, содержащими 2-4 %Сr и имеющими цементитную структуру карбидов.
 

Китайскими исследователями утверждается, что шары для размольных мельниц предпочтительнее изготавливать из чугуна, содержащего средние количества хрома и кремния, чем из высокохромистых (15 %Сr) чугунов. Сообщается, что Сr—Si чугуны по сравнению с высокохромистыми обладают более высокой сопротивляемостью усталостному разрушению и большей стойкостью к ударному износу. Также отмечается, что низкохромистые чугуны дешевы, но мало прочны и хрупки. Есть два пути решения этой проблемы: первый — применение чугунов с содержанием хрома более 13 % и второй — изменение механизма образования карбидов в чугунах с содержанием до 8 % Сr и до 4,5 % Si, превращая эти карбиды в изолированные и более тонкие. Исследовалось влияние содержаний кремния (0,723—4,5 %) и хрома (2,0—8,0 %) на микроструктуру.

Утверждается, что увеличение количества кремния и хрома приводит к изменению морфологии — от непрерывной сетки карбидов к изолированным и более тонким. Твердость карбидов и матрицы увеличивается с увеличением количества хрома и кремния. Структура состоит из смеси карбидов Fе3С и Сr7С3. Твердость матрицы - свыше HV400; при содержании кремния свыше 3% прочность на удар падает. Когда содержание хрома достигает 5%, сопротивление ударному износу у этих чугунов сравнимо с таковым у традиционных высокохромистых чугунов.