ЦНИИТМАШ создал новую технологию изготовления износостойких отливок из чугуна

Сотрудники лаборатории литейных процессов института металлургии и машиностроения АО «НПО «ЦНИИТМАШ» (входит в машиностроительный дивизион Росатома – Атомэнергомаш) создали инновационную технологию изготовления износостойких отливок из высокохромистого чугуна марки ИЧХ28Н2.

Технология позволяет изготавливать отливки с требуемыми эксплуатационными характеристиками в литом состоянии, снизить брак отливок проточной части насосных агрегатов и себестоимость их изготовления, повысить гидроабразивную стойкость рабочих деталей насосных агрегатов 

При добыче и переработке различных руд и минерального сырья используют грунтовые и песковые насосы, детали которых (корпуса, диски, рабочие колеса и др.) изготавливают из высокохромистого чугуна. В процессе эксплуатации рабочие детали подвергаются, как правило, одновременно нескольким видам воздействия: поверхностной и межкристаллитной коррозии, радиационному облучению и гидроабразивному износу. В частности, на ОАО «Бобруйский машиностроительный завод» такие детали отливают из чугуна марки ИЧХ28Н2, созданной по технологии ЦНИИТМАШ. Высокая устойчивость к поверхностной коррозии чугуна этой марки обеспечивается химической устойчивостью поверхностного слоя в агрессивной среде. В наибольшей степени этому способствует хром, содержание которого в металлической основе сплава должно быть более 13%. Концентрация растворенного хрома в металлической основе высокохромистого чугуна достигает 18-22%. Чугун разработан таким образом, что на нем образуется поверхностная коррозионностойкая пленка, которая позволяет эксплуатировать насосы в различных агрессивных средах.

Для изготовления отливок с повышенным сопротивлением гидроабразивному износу необходимо, чтобы максимальное количество микролегирующих элементов, дополнительно вводимое в расплав, приводило к образованию в металлической основе чугуна собственных карбидов, которые должны концентрироваться в металлической основе и частично в карбидах хрома. Для улучшения свойств необходимо проводить гомогенизирующую выдержку расплава при высоких температурах и модифицирующую обработку жидкого чугуна в разливочном ковше.

Микролегирование является одним из наиболее эффективных методов улучшения эксплуатационных характеристик чугуна марки ИЧХ28Н2. Оно позволяет оказывать определяющее влияние на строение и свойства структурных составляющих металлической основы этого сплава. Внепечная обработка расплава решает проблему очищения высокохромистых чугунов от газов, серы и фосфора, а также от неметаллических включений. Также за счет этих двух факторов существенно повышается дисперсность металлической основы чугуна ИЧХ28Н2 и, соответственно, растет его твердость в литом состоянии с 48 до 60–65 HRC.

По заводской технологии ОАО «Бобруйский машиностроительный завод», отжиг, закалка и отпуск отливок происходили в Минске, что подразумевало 4 транспортировки каждой партии на дистанцию 240 км. Исключение высокотемпературной термообработки из технологического цикла позволило, при сохранении аналогичных показателей твердости (55…60HRC), снизить процент брака, связанного с трещинами, с 26% до 5%. В совокупности с исключением транспортных расходов это позволило уменьшить на 40% себестоимость и трудоемкость производства.

Итоги работы подвел заведующий лабораторией литейных процессов института металлургии и машиностроения ЦНИИТМАШ Фейзулла Нуралиев: «По результатам исследований была составлена технологическая инструкция по плавке, микролегированию и модифицированию чугуна марки ИЧХ28Н2 в условиях ОАО «Бобруйский машиностроительный завод», которая позволяет изготавливать отливки с требуемыми эксплуатационными характеристиками в литом состоянии, то есть без применения высокотемпературной обработки». Разработчики технологии также отметили, что отливки, произведенные по данной технологии, могут успешно применяться в горнодобывающей промышленности, в том числе при добыче радиоактивных руд. Также создатели технологии считают ее перспективной для металлургии, атомной энергетики и тяжелого машиностроения.

Пресс-служба МЦ Armtorg по материалам "Атомэнергомаш"