Физико-химические процессы в отливках при износостойком легировании поверхности

Авторами работы исследованы процессы износостойкого поверхностного легирования с использованием ферросплавов, в состав которых входят карбидообразующие элементы. Такие исследования дали положительные результаты и подтвердили целесообразность использования ферромарганца и феррохрома в качестве наполн...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2018
Автори:	Ковальчук, А.Г., Ямшинский, М.М., Федоров, Г.Е.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України 2018
Назва видання:	Металл и литье Украины
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/166584
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Физико-химические процессы в отливках при износостойком легировании поверхности / А.Г. Ковальчук, М.М. Ямшинский, Г.Е. Федоров // Металл и литье Украины. — 2018. — № 9-10 (304-305). — С. 38-45. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-166584
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1665842020-02-27T01:27:07Z Физико-химические процессы в отливках при износостойком легировании поверхности Ковальчук, А.Г. Ямшинский, М.М. Федоров, Г.Е. Авторами работы исследованы процессы износостойкого поверхностного легирования с использованием ферросплавов, в состав которых входят карбидообразующие элементы. Такие исследования дали положительные результаты и подтвердили целесообразность использования ферромарганца и феррохрома в качестве наполнителей легирующих покрытий. Авторами роботи досліджено процеси зносостійкого поверхневого легування з використанням феросплавів, до складу яких входять карбідоутворювальні елементи. Такі дослідження дали позитивні результати і підтвердили доцільність використання феромарганцю і ферохрому як наповнювачів легувальних покриттів. The authors investigated the processes of surface alloying with the use of ferroalloys, which include carbide-forming elements. Such studies gave positive results and confirmed the usefulness of applying ferromanganese and ferrochrome as fillers for alloying coatings. 2018 Article Физико-химические процессы в отливках при износостойком легировании поверхности / А.Г. Ковальчук, М.М. Ямшинский, Г.Е. Федоров // Металл и литье Украины. — 2018. — № 9-10 (304-305). — С. 38-45. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 2077-1304 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/166584 ru Металл и литье Украины Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Авторами работы исследованы процессы износостойкого поверхностного легирования с использованием ферросплавов, в состав которых входят карбидообразующие элементы. Такие исследования дали положительные результаты и подтвердили целесообразность использования ферромарганца и феррохрома в качестве наполнителей легирующих покрытий.
format	Article
author	Ковальчук, А.Г. Ямшинский, М.М. Федоров, Г.Е.
spellingShingle	Ковальчук, А.Г. Ямшинский, М.М. Федоров, Г.Е. Физико-химические процессы в отливках при износостойком легировании поверхности Металл и литье Украины
author_facet	Ковальчук, А.Г. Ямшинский, М.М. Федоров, Г.Е.
author_sort	Ковальчук, А.Г.
title	Физико-химические процессы в отливках при износостойком легировании поверхности
title_short	Физико-химические процессы в отливках при износостойком легировании поверхности
title_full	Физико-химические процессы в отливках при износостойком легировании поверхности
title_fullStr	Физико-химические процессы в отливках при износостойком легировании поверхности
title_full_unstemmed	Физико-химические процессы в отливках при износостойком легировании поверхности
title_sort	физико-химические процессы в отливках при износостойком легировании поверхности
publisher	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
publishDate	2018
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/166584
citation_txt	Физико-химические процессы в отливках при износостойком легировании поверхности / А.Г. Ковальчук, М.М. Ямшинский, Г.Е. Федоров // Металл и литье Украины. — 2018. — № 9-10 (304-305). — С. 38-45. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.
series	Металл и литье Украины
work_keys_str_mv	AT kovalʹčukag fizikohimičeskieprocessyvotlivkahpriiznosostojkomlegirovaniipoverhnosti AT âmšinskijmm fizikohimičeskieprocessyvotlivkahpriiznosostojkomlegirovaniipoverhnosti AT fedorovge fizikohimičeskieprocessyvotlivkahpriiznosostojkomlegirovaniipoverhnosti
first_indexed	2025-07-14T22:15:33Z
last_indexed	2025-07-14T22:15:33Z
_version_	1837662296356159488
fulltext	38 ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2018. № 9-10 (304-305) легирующих элементов в составе высоколегирован- ных сплавов. Перспективным направлением развития техно- логии получения отливок с дифференцированными свойствами является поверхностное легирование, которое заключается в применении красок и паст, на- носимых на поверхность литейной формы перед за- ливкой ее углеродистым расплавом. Поверхностное легирование позволяет суще- ственно повысить, например, износостойкость отли- вок в результате управления процессами структуроо- бразования в поверхностном слое [1, 2]. Авторами [1] исследованы процессы износостой- кого поверхностного легирования с использованием некоторых ферросплавов, в состав которых входят карбидообразующие элементы. Такие исследования дали положительные результаты и подтвердили целе- сообразность использования ферросплавов в качестве наполнителей легирующих покрытий. Это позволило продолжить исследования в этом направлении [4–6]. Для достижения легированного слоя необходимой толщины перспективными могут быть ферросплавы, температуры плавления которых максимально при- ближаются к температурам заливаемого в форму расплава или ниже их. Для поверхностного износо- стойкого легирования – это чистый марганец, ферро- марганец или ферротитан различных фракций. Гранулометрический состав компонентов легирую- щего покрытия существенно влияет на толщину леги- рованного слоя и выбирается в зависимости от темпе- К деталям современных машин и механизмов, ра- ботающих в экстремальных условиях, предъяв- ляют повышенные требования относительно ме- ханических и специальных свойств – твердости, износостойкости, коррозионной стойкости, стойкости против эрозии в различных агрессивных средах и др. Большинство таких деталей изготовляют с использо- ванием литых заготовок, то есть отливок. Срок служ- бы литых деталей в значительной степени определя- ет надежность машин и их производительность. Для достижения высоких поверхностной прочно- сти и износостойкости литых деталей в машиностро- ении используют различные виды обработки: хими- ко-термическую, лазерную и др., а также электрохи- мические покрытия и специальные наплавки. Однако первыми методами не удается получить слой с нуж- ными свойствами толщиной более 0,5 мм, что явно недостаточно, особенно для крупных деталей [1–3]. Наплавлением на поверхности детали можно полу- чить слой значительной толщины, однако этот про- цесс трудоемкий, дорогой и, кроме того, технологиче- ски неудобный – на некоторых поверхностях деталей наплавление осуществить практически невозможно. Установлено, что технологии изготовления отли- вок с использованием объемного легирования спла- вов далеко не всегда себя оправдывают, а во многих случаях экономически не выгодны, поскольку лишь небольшая толщина таких деталей изнашивается или окисляется вследствие внешних воздействий, что приводит к неоправданным расходам дорогих УДК 621.745.55 А.Г. Ковальчук, ассистент, e-mail: agk07091990@ukr.net, https://orcid.org/0000-0001-5503-3633 М.М. Ямшинский, канд. техн. наук, доц., e-mail: yamshinskiy@iff.kpi.ua, http://orcid.org/0000-0002-2293-2939 Г.Е. Федоров, канд. техн. наук, доц., e-mail: radaiff@iff.kpi.ua, http://orcid.org/0000-0001-8254-9643 Национальный технический университет Украины «КПИ им. Игоря Сикорского», г. Киев, Украина Физико-химические процессы в отливках при износостойком легировании поверхности Авторами работы исследованы процессы износостойкого поверхностного легирования с использованием ферросплавов, в состав которых входят карбидообразующие элементы. Такие исследования дали положительные результаты и подтвердили целесообразность использования ферромарганца и феррохрома в качестве наполнителей легирующих покрытий. Поверхностное легирование позволяет существенно повысить износостойкость отливок в результате управления процессами структурообразования в поверхностном слое. Для получения легированного слоя необходимой толщины перспективными могут быть ферросплавы, температуры плавления которых максимально приближаются к температурам заливаемого в форму расплава или ниже их. Наилучшими и самыми дешевыми материалами для получения отливок с дифференцированными свойствами поверхности являются порошки ферросплавов или их механические смеси. Для достижения высокой поверхностной твердости и износостойкости литых деталей перспективными могут быть способы производства отливок из нелегированных сплавов на основе железа с поверхностным композиционным или легированным слоем, образующимся во время формирования отливки в литейной форме. Гранулометрический состав компонентов легирующего покрытия существенно влияет на толщину легированного слоя и выбирается в зависимости от температуры плавления покрытия и возможного перегревания металла основы перед его заливкой в форму. Ключевые слова: покрытие, легированные слой, ферромарганец, феррохром, износостойкость, структура, карбиды марганца, поверхностное легирование. 39ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2018. № 9-10 (304-305) ко ниже – марганца Мн965, а наименьшая толщина легированного слоя имеет место при использовании ферромарганца ФМн1,5. Для всех компонентов оче- видное их расплавление под действием температу- ры расплава, поскольку их температуры плавления значительно ниже. Однако теплосодержания жидкого металла не хватает для полного расплавления леги- рующих покрытий, приготовленных на основе более крупных фракций. Это подтверждено визуальным анализом полученных образцов. Изменение толщи- ны легированного слоя в зависимости от толщины легирующего покрытия при использовании различ- ных компонентов, содержащих марганец, показано на рис. 2. Использовано мелкодисперсную фракцию (0,2) всех компонентов легирующего покрытия. Установлено, что наибольшую толщину легиро- ванного слоя можно получить при использовании вы- сокоуглеродистого ферромарганца ФМн78 в качестве наполнителя легирующего покрытия. При толщине легирующего покрытия 7 мм толщина легированного слоя достигает 12 мм. Это объясняется низкой тем- пературой плавления покрытия (см. рис. 1), что спо- собствует практически полному его расплавлению и смешиванию с металлом основы. Такой же характер изменения толщины легиро- ванного слоя от толщины легирующего покрытия со- храняется и для других компонентов. Однако толщи- на легированного слоя уменьшается, хотя остается достаточно высокой (10,6 мм для Мн965 и 9,5 мм для ФМн1,5 при толщине покрытия 7 мм). Уменьше- ние толщины легированного слоя можно объяснить повышением температуры плавления ФМн1,5, а ис- пользование марганца Мн965 способствует образо- ванию легированного слоя с большей концентрацией марганца и увеличением переходной зоны вслед- ствие быстрого плавления марганца. Таким образом, для износостойкого поверхностно- го легирования с экономической точки зрения целе- сообразно использовать дешевый высокоуглероди- стый ферромарганец ФМн78, который обеспечивает стабильность процесса поверхностного легирования и способствует образованию легированного слоя достаточной толщины. Распределение Mn и Fe по- казывает, что в легированном слое образовывается достаточное количество карбидов Mn, что подтверж- дает повышение твердости легированного слоя до ратуры плавления покрытия и возможного перегрева- ния металла основы перед его заливкой в форму. В качестве связующего компонента в работе ис- пользовали жидкое стекло плотностью 1,3 г/см3 в ко- личестве 3–6 %. Количество связующего компонента зависит от гранулометрического состава наполните- ля: чем мельче наполнитель, тем больше использует- ся жидкого стекла. Изучено влияние карбидообразующих элементов, входящих в состав сравнительно дешевых ферро- сплавов, на процессы поверхностного легирования отливок в литейной форме. В качестве основы будущих отливок – среднеугле- родистая сталь 30Л. Температура заливаемой в фор- му стали составляла 1600 ± 10 ºС. Теоретический и практический интерес представ- ляют исследование кривых охлаждений недорогих ферросплавов с целью определить возможность их ис- пользования для поверхностного легирования. Для экс- перимента выбран стержень, на который нанесли по- крытие толщиной 5 мм. Термопары ВР 5/20 с кварцевы- ми наконечниками устанавливали в точках, указанных на рис. 1. Результаты исследований показаны на рис. 2. Анализом кривых охлаждения установлено, что использование данных ферросплавов целесообраз- но для поверхностного легирования. Для всех ком- понентов очевидно их расплавление под действием температуры расплава, поскольку их температуры плавления значительно ниже температуры плавле- ния железа. Расплавление легирующих покрытий подтверждено визуальным анализом полученных об- разцов. В соответствии с содержанием углерода тем- пература плавления ферромарганца – 1200 °С для ФМн78 и 1240 °С для ФМн1,5. Аналогичная ситуация и с феррохромом: 1580°С – ФХ800 и 1620°С – ФХ015. Анализ кривых охлаждения подтверждает предыду- щие данные авторов работы [8] относительно толщи- ны легированного слоя от материала покрытия в за- висимости от температуры плавления покрытия. Марганец. Теоретический и практический интерес представляют исследования влияния отдельных на- полнителей на основе марганца различных фракций на толщину легированного слоя. В качестве наполни- телей легирующих покрытий использованы высоко- углеродистый ферромарганец ФМн78, низкоуглеро- дистый – ФМн1,5 и марганец Мн965. Во всех опытах использовали легирующее покрытие толщиной 3 мм. Результаты исследований показаны на рис. 3. С увеличением размеров фракции количество ле- гирующего покрытия, которое не расплавилось, уве- личивается, а толщина легированного слоя умень- шается (см. рис. 3). Таким образом, для полного расплавления леги- рующего покрытия на основе марганца необходимо повышать температуру расплава до 1620 ± 10 ºС и увеличивать скорость заполнения литейной формы для сохранения его теплосодержания. Установлено, что повышение гранулометриче- ского состава легирующего покрытия способствует уменьшению толщины легированного слоя для всех компонентов. Наилучшие результаты получены по- сле использования ферромарганца ФМн78, несколь- Схема установки термопар: 1 – нижняя граница, внизу покрытие – стержень; 2 – середина покрытия; 3 – верхняя граница, покрытие – жидкий металл Рис. 1. 1 2 3 40 ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2018. № 9-10 (304-305) 3 мм (рис. 4). Далее в глубине слоя твердость пада- ет вследствие малой диффузии марганца в струк- туре железа, образовывая только твердый раствор, вследствие пропитки жидким металлом. Поскольку лучшие результаты получены при ис- пользовании ферромарганца ФМн78, то практиче- ский интерес представляет изменение твердости ле- гированного слоя по его толщине. Результаты исследования твердости легирован- ного слоя показаны на рис. 4. Установлено, что максимальная твердость леги- рованного слоя на глубине 2–3 мм достигает 68 НRА после использования ферромарганца фракции 0315 при толщине легирующего покрытия 3 мм. Это поч- ти вдвое больше, чем твердость основного металла. Несколько меньшие значения твердости легирован- ного слоя получены после использования фракций 02 и 04 с такой же толщиной легирующего покрытия и на такой же глубине. а в б г Кривые охлаждения: а – ФМн78; б – ФМн1,5; в – ФХ800; г – ФХ015: 1 – нижняя граница, внизу покрытие – стер- жень; 2 – середина покрытия; 3 – верхняя граница, покрытие – жидкий металл Рис. 2. Влияние углерода, который присутствует в фер- ромарганце, способствует образованию карбидов высокой степени дисперсности, которые препятству- ют протеканию процессов рекристаллизации. Также установлено, что марганец обладает диффузией в диапазоне температур 1050–1450 °С Скорость диффузии марганца увеличивается при- мерно на 65 % при изменении содержания марганца до 30 % и при повышении содержания углерода до 1,5 %. Изменение скорости диффузии в зависимости от содержания углерода и марганца приближенно не зависит от температуры. Уравнения диффузии, полу- ченные в работе [9] для 4 и 14 % Mn и 1,25 % С, име- ют следующий вид: 41ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2018. № 9-10 (304-305) Данные уравнения показывают, что диффузия марганца в железе практически не зависит от темпе- ратуры и размера зерна. Влияние марганца на твердость легированного слоя в зависимости от фракции ферромарганца мож- но объяснить так: при использовании фракции 0315 одновременно осуществляются процессы расплав- ления легирующего покрытия и проникновения жид- кого металла в его капилляры с последующим окон- чательным расплавлением частичек ферромарганца и образованием карбидов марганца и твердого рас- твора, что способствует наибольшему повышению твердости легированного слоя. При использовании фракции 02 осуществляется расплавление легирующего покрытия, начиная с его поверхности (проникновение жидкого металла в покрытие минимальное), поэтому структурообра- зование сдвигается в сторону увеличения твердого раствора, что и уменьшает твердость поверхност- ного слоя. При использовании фракции 04 жидкий металл в большей степени проникает в легирующее покрытие, расплавляет его частично, поэтому твердость по- верхности легированного слоя несколько ниже, хотя остается достаточно высокой. Следовательно, максимальную твердость легиро- ванного слоя (без термической обработки) достаточ- ной толщины можно получить после использования высокоуглеродистого ферромарганца ФМн78 фрак- ции 0315 в качестве наполнителя легирующего по- крытия толщиной 2–4 мм. В работе изучена возможность использования ме- ханических смесей основных карбидообразующих элементов для поверхностного износостойкого леги- рования. Содержание компонентов в смесях приве- дено в табл. 1. Изменение твердости легированного слоя по его толщине в зависимости от использованной фракции ФМн78: 1 – твердость основы; 2 – фракция 04; 3 – фракция 02; 4 – фракция 0315 Рис. 4. а в Расстояние, мкм Ко нц ен тр ац ия , % б Изменение толщины легированного слоя в зависи- мости от фракции наполнителя легирующего покрытия (а); структура легированного слоя с использованием ФМн78 (б) распределение марганца в структуре (в); 1 – Мn; 2 – Fe Рис. 3. 42 ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2018. № 9-10 (304-305) Во всех опытах использовали покрытие толщиной 3 мм фракции 0315. Результаты влияния легирующих покрытий на ос- нове механических смесей на толщину легированно- го слоя и его твердость показаны на рис. 5. Механические смеси различаются содержанием хрома, марганца, титана, углерода и железа. Исходя из такого соотношения компонентов в смесях, тем- пературы плавления их разные: наивысшая – у по- крытия № 1, наименьшая – у покрытия № 5. Этим и объясняются наилучшие результаты, полученные после использования покрытия № 5. Глубина легированного слоя зависит преимуще- ственно от начальной глубины проникновения жидко- го металла в поры покрытия. Поскольку легирующее покрытие представляет собой достаточно мощный холодильник (особенно толщиной 5–7 мм), то глу- бина проникновения расплава в поры покрытия в значительной мере будет зависеть от температуры и жидкотекучести металла основы. Поэтому при выбо- ре состава смесей и их фракций необходимо, прежде всего, руководствоваться этими факторами. Анализом полученных результатов установлено, что для износостойкого поверхностного легирования можно использовать любую из испытанных смесей. Ее выбор зависит от необходимой толщины износо- стойкого слоя на детали и наличия соответствующей фракции ферросплава. Научный интерес представляет распределение и остаточное содержание марганца в структуре леги- рованного слоя. Для исследования были взяты сме- си № 1 и № 5. Результаты показаны на рис. 6. Установлено, что для достижения необходимой твердости и количества карбидов, которые будут способствовать достаточной износостойкости в ме- ханической смеси необходимо быть ФМн78 20–25 %. Химический состав в точках (см. рис. 6) показан в табл. 2. Такое распределение элементов позволяет, при незначительных затратах и простой технологии, по- лучать отливки с рабочим слоем на уровне стали 110Г13Л. С увеличением содержания марганца в стали повышаются ее твердость, сопротивление раз- рыву, устойчивость против истирания (11–13 % Мn) и антикоррозионные свойства. Рентгеноструктурными исследованиями установле- но, что содержание карбидной фазы Mn23C6 и Fe3C в структуре составляет 28 и 72 % соответственно (рис. 7). Влияние механических смесей на образование ле- гированного слоя и его твердость: 1 – твердость основы; 2 – смесь № 1; 3 – смесь № 2; 4 – смесь № 3; 5 – смесь № 4; 6 – смесь № 5 Рис. 5. Таблица 1 Механические смеси для легирующих покрытий Индекс покрытия Содержание компонентов в смеси, %мас. ФМн78 ФХ800 ФТи30А электро- дный бой 1 20 49 20 1 2 30 45 16 1 3 40 39 13 1 4 50 34 10 1 5 60 29 7 1 а б Структура сталей с использованием механической смеси № 1 (а); с использованием механической смеси № 5 (б)Рис. 6. 43ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2018. № 9-10 (304-305) Таблица 2 Химический состав в точках к рис. 6 Точка Химический элемент, % Рис. 6, а Рис. 6, б Mn Fe Mn Fe 1 0,12 99,4 1,03 97,74 2 8,8 90,9 12,32 86,94 3 22,25 77,67 37,73 60,85 4 15,88 84,02 23,68 75,36 Такое количество карбидной фазы в полной мере удовлетворяет правилу Шарпи. Увеличение количе- ства ферромарганца в составе механической смеси приводит к повышению количества карбидной фазы Mn23C6 до 38–40 %, что приводит к повышению твер- дости легированного слоя, но при этом приводит к выкрашиванию карбидом марганца и ухудшению из- носостойкости. Полученные результаты дают право сделать вы- вод, что толщину легирующего покрытия и его гра- нулометрический состав необходимо выбирать в зависимости от требуемой толщины износостойкого легированного слоя с учетом толщины стенки реаль- ных литых деталей. Таким образом, для износостойкого поверхност- ного легирования целесообразно использовать по- рошки ферросплавов, в состав которых входят кар- бидообразующие элементы, механические смеси на их основе и отдельные химические соединения леги- рующих элементов. Исследованиями процессов поверхностного леги- рования установлена возможность производства ли- тых деталей с дифференцированными свойствами поверхности. Неметаллические включения являются основной характеристикой, которая определяет все механиче- ские свойства сплавов. Это в полной мере относится и к легированному слою. Анализ полученных резуль- татов показывает, что процессы поверхностного ле- гирования не сопровождаются существенным загряз- нением металла неметаллическими включениями, а во многих случаях индекс загрязненности легирован- ного слоя значительно ниже, чем металла основы. Следовательно, для износостойкого поверхност- ного легирования целесообразно использовать вы- сокоуглеродистый ферромарганец, чистый марганец марки Мн965, механические смеси карбидообразую- щих элементов или химические соединения легиру- ющих элементов. Выводы Таким образом, по результатам выполненной ра- боты можно сделать следующие выводы: 1. Исследованиями процессов поверхностного ле- гирования установлена возможность производства литых деталей с дифференцированными свойства- ми поверхности. 2. Для износостойкого поверхностного легирова- ния целесообразно использовать порошки ферро- сплавов, в состав которых входят карбидообразу- ющие элементы, механические смеси на их основе и отдельные химические соединения легирующих элементов. 3. Толщина легированного слоя на поверхности отливок зависит от толщины легирующего покрытия, температуры его плавления, гранулометрического со- става и температуры заливаемого в форму металла. Дифрактограмма легированного слоя с использо- ванием смеси № 1 Рис. 7. 1. Ямшинський М.М., Федоров Г.Є. Методи підвищення литих жаростійких деталей // Наукові вісті Національного технічного університету «КПІ». – 2004. – № 4. – С. 98–104. 2. Борщ В.Г. Получение композиционных отливок с качественной поверхностью при использовании металлокерамиче- ских оболочек: Автореферат диссертации канд. техн. наук. – Киев: КПИ, 1981. – 20 с. 3. Богачев В.М. Грузин В.Г. Легирование поверхности отливок при затвердевании // Литейное производство. – 1957. – № 5. – С. 29–30. 4. Тихий В.Л. Исследование механизма и разработка технологии процессов поверхностного легирования отливок: Дис- сертация на соискание ученой степени канд. техн. наук. – Киев: КПИ, 1975. 5. Ямшинський М.М., Федоров Г.Є., Платонов Є.О. Сучасні технологічні аспекти виготовлення виливків із диференційованими властивостями поверхні // Наукові вісті Національного технічного університету «КПІ». – 2004. – № 6. – С. 69–75. ЛИТЕРАТУРА 44 ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2018. № 9-10 (304-305) 1. Yamshins’kij, M.M., Fedorov, G.E. (2004). Methods of enhancement of cast heat-resistant parts. Naukovі vіstі Natsіonal’nogo tekhnіchnogo unіversitetu “KPІ”. Naukovi Visti NTUU KPI, no. 4, pp. 98–104 [in Ukrainian]. 2. Borshch, V.G. (1981). Obtaining composite castings with a high-quality surface when using metal-ceramic shells. Extended abstract of candidate’s thesis. Kyiv: KPI, 20 p. [in Russian] 3. Bogachev, V.M., Gruzin, V.G. (1957). Doping of the surface of castings during solidification. Liteinoe proizvodstvo. Foundry, no. 5, pp. 29–30 [in Russian]. 4. Tikhij, V.L. (1975). Investigation of the mechanism and development of technology processes for surface doping of castings. Candidate’s thesis. Kyiv: KPI [in Russian]. 5. Yamshins’kij, M.M., Fedorov, G.E., Platonov, E.O. (2004). Modern technological aspects of making castings with differentiated surface properties. Naukovі vіstі Natsіonal’nogo tekhnіchnogo unіversitetu “KPІ”. Naukovi Visti NTUU KPI, no. 6, pp. 69–75 [in Ukrainian]. 6. Mihajlov, A.M., Gruzin, V.G. (1957). Surface alloying of shaped castings. Liteinoe proizvodstvo. Foundry, no. 6, pp. 18–20 [in Russian]. 7. Yamshinskij, M.M., Fedorov, G.E., Platonov, E.A. (2004). Manufacture of castings with differentiated surface properties. Metall i lit’e Ukrainy, no. 12, pp. 22–25 [in Russian]. 8. Koval’chuk, A.G., Yamshinskij, M.M., Fedorov, G.E. (2017). Investigation of the processes of wear-resistant surface alloying. Metall i lit’e Ukrainy, no. 6–7, pp. 28–33 [in Russian]. 9. Manganese-iron. URL: http://metal-archive.ru/marganec/1019-marganec-zhelezo.html [in Russian]. REFERENCES Received 16.10.2018 Анотація О.Г. Ковальчук, асистент, e-mail: agk07091990@ukr.net, https://orcid. org/0000-0001-5503-3633; М.М. Ямшинський, канд. техн. наук, доц., e-mail: yamshinskiy@iff.kpi.ua, http://orcid.org/0000-0002-2293-2939; Г.Є. Федоров, канд. техн. наук, доц., e-mail: radaiff@iff.kpi.ua, http://orcid. org/0000-0001-8254-9643 Національний технічний університет України «КПІ ім. Ігоря Сікорського», м. Київ, Україна Фізико-хімічні процеси у виливках при зносостійкому легуванні поверхні Авторами роботи досліджено процеси зносостійкого поверхневого легування з використанням феросплавів, до складу яких входять карбідоутворювальні елементи. Такі дослідження дали позитивні результати і підтвердили доцільність використання феромарганцю і ферохрому як наповнювачів легувальних покриттів. Поверхневе легування дозволяє суттєво підвищити зносостійкість виливків в результаті управління процесами структуроутворення в поверхневому шарі. Для одержання легованого шару необхідної товщини перспективними можуть бути феросплави, температури плавлення яких максимально наближаються до температур розплаву, що заливають у форму, або нижче за них. Якнайкращими і найдешевшими матеріалами для отримання виливків з диференційованими властивостями поверхні є порошки феросплавів або їх механічні суміші. Для досягнення високої поверхневої твердості та зносостійкості литих деталей перспективними можуть бути способи виробництва виливків з нелегованих сплавів на основі заліза з поверхневим композиційним або легованим шаром, що утворюється під час формування виливків у ливарній формі. Гранулометричний склад компонентів легувального покриття суттєво впливає на товщину легованого шару і обирається залежно від температури плавлення покриття і можливого перегрівання металу основи перед його заливанням у форму. Ключові слова Покриття, легований шар, феромарганець, ферохром, зносостійкість, структура, карбіди марганцю, поверхневе легування. 6. Михайлов А.М. Грузин В.Г. Поверхностное легирование фасонных отливок // Литейное производство. – 1957. – № 6. – С. 18–20. 7. Ямшинский М.М., Федоров Г.Е., Платонов Е.А. Изготовление отливок с дифференцированными свойствами поверх- ности // Металл и литье Украины. – 2004. – № 12. – С. 22–25. 8. Ковальчук А.Г., Ямшинский М.М., Федоров Г.Е. Исследование процессов износостойкого поверхностного легирования // Металл и литье Украины. – 2017. – № 6-7. – С. 28–33. 9. Марганец-железо. URL: http://metal-archive.ru/marganec/1019-marganec-zhelezo.html. Поступила 16.10.2018 45ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2018. № 9-10 (304-305) Summary The authors investigated the processes of surface alloying with the use of ferroalloys, which include carbide-forming elements. Such studies gave positive results and confirmed the usefulness of applying ferromanganese and ferrochrome as fillers for alloying coatings. Surface alloying can significantly increase the wear resistance of castings as a result of controlling the processes of structure formation in the surface layer. In order to achieve an alloyed layer of the required thickness, ferroalloys may be promising, the melting points of which are as close as possible to the temperatures of the melt poured into the mold or below. The best and cheapest materials for producing castings with differentiated surface properties are powders of ferroalloys or their mechanical mixtures. To achieve high surface hardness and wear resistance of cast parts, methods of producing castings from unalloyed iron-based melts with a surface composite or alloyed layer formed during the formation of a casting in a mold can have a perspective. The granulometric composition of alloying coating significantly affects the thickness of the alloyed layer and it is chosen depending on the melting temperature of the coating and the possible overheating of the base metal before pouring it into the mold. Coating, alloyed layer, ferromanganese, ferrochrome, wear resistance, structure, manganese carbides, surface alloying.Keywords A.G. Kovalchuk, Assistant, e-mail: agk07091990@ukr.net, https://orcid. org/0000-0001-5503-3633; M.M. Yamshinskij, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor, e-mail: yamshinskiy@iff.kpi.ua, http:// orcid.org/0000-0002-2293-2939; G.E. Fedorov, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor, e-mail: radaiff@iff.kpi.ua, http://orcid. org/0000-0001-8254-9643 National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”, Kyiv, Ukraine Physical-chemical processes in castings with wear-resistant surface alloying

Физико-химические процессы в отливках при износостойком легировании поверхности

Репозитарії

Схожі ресурси