Чугун высоконикелевый

Существует несколько видов высоконикелевого чугуна: никельхромистый чугун - нихард, никельмарганцевый чугун немагнитный - номаг, никельмедистохромистый чугун аустенитный - нирезист и т.п. 

Никельхромистый мартенситный чугун (нихард) получил широкое распространение (особенно во Франции, Канаде и США) для отливок, подвергающихся абразивному износу. Состав нихарда сбалансирован так, что углерод находится в связанном виде, а металлическая основа после литья представляет мартенсит и остаточный аустенит. Подавление графитизации осуществляется за счет легирования хромом, а образование мартенсита — за счет легирования никелем. Практически в нихарде весь хром находится в карбидах цементитного типа (Fe, Сг)₃С, а весь никель растворен в металлической основе.

Химический состав нихарда следующий (в %): 2,7—3,6 С; 0,4—1,0 Si; 0,25— 0,7 Мп; 3,0—5,0 Ni; 1,2—2,8 Сг; ~0,15 S; ~0,40 Р.

Различают два типа чугуна нихард: высокоуглеродистый с повышенной износостойкостью и низкоуглеродистый с повышенной прочностью.

В последнее время на базе состава нихарда разработаны модификации этого сплава для специальных целей (табл. 17). Плавку нихарда чаще всего производят в электродуговых или индукционных печах; применяют также дуплекс-процесс (метод смешения) и в редких случаях его плавят даже в вагранке.

Механические свойства. Благодаря легированию никелем они превосходят соответствующие свойства нелегированного белого чугуна. Высокая твердость сочетается с умеренными значениями предела прочности при изгибе и растяжении. Отливки из нихарда не рекомендуется применять в условиях значительных ударных нагрузок.

Механические свойства. Благодаря легированию никелем они превосходят соответствующие свойства нелегированного белого чугуна. Высокая твердость сочетается с умеренными значениями предела прочности при изгибе и растяжении. Отливки из нихарда не рекомендуется применять в условиях значительных ударных нагрузок.

Литейные свойства. Жидкотекучесть нихарда несколько ниже, чем у серого чугуна.

Линейная усадка составляет 2,0—2,15%; прибыли и выпоры должны быть легкоудаляемые, так как пламенная отрезка неприменима из-за образования трещин. Отливки из нихарда склонны к образованию горячих и холодных трещин, чувствительны к затрудненной усадке и термическим напряжениям.

Все эти особенности требуют от конструкторов тщательной проработки конструкции детали, предназначенной к отливке из чугуна нихард, с учетом технологичности. Предпочтительной является отливка в кокиль, но следует иметь в виду, что при этом конфигурация отливки должна удовлетворять весьма строгим требованиям, обеспечивающим направленность затвердевания. Отливки футеровок и прокатных валков часто выполняют двуслойными: рабочая поверхность — из нихарда, внутренняя часть или опорная поверхность — из легированного серого чугуна или чугуна с шаровидным графитом.

Обрабатываемость лезвийным инструментом отливок из нихарда практически исключена. Доступна лишь зачистка шлифовальными кругами.

Если обработку нельзя исключить, то в места отливки, которые необходимо обработать, заливают вставки из серого чугуна или углеродистой стали. Этот прием рекомендуется использовать при проектировании отливок и из других типов высоколегированного износостойкого чугуна.

Термическая обработка литья из нихарда имеет целью снятие литейных напряжений и уменьшение количества остаточного аустенита.

Отпуск литого мартенсита и превращение остаточного аустенита в бейнит или мартенсит при термической обработке исключают резкие объемные изменения аустенита в процессе эксплуатации и улучшают усталостные показатели деталей из нихарда, особенно работающих в условиях динамических нагрузок, например шаров шаровых мельниц (рис. 5 и 6). С этой целью применяют: однократную термообработку — отпуск при 250—275° С в течение 4—6 ч; или (для деталей, подвергающихся ударным нагрузкам), двукратную термообработку — нагрев до 475°С или 750-780°С (4 ч), охлаждение на воздухе с последующим отпуском при 275° С (4 ч).

Нихард-4 подвергается термической обработке при 750° С, с выдержкой 8 ч и охлаждением на воздухе.

Износостойкость нихарда в условиях абразивного воздействия обеспечивается значительным количеством легированного хромом цементита (Fe, Сг)_:,С с микротвердостью НУ 950—1100 кГ/мм² и мартенситно-аустенитной основой, почти не уступающей карбиду по микротвердости (Н V 670—840 кГ/мм²). В условиях гидроабразивного износа коэффициент относительной износостойкости нихарда по сравнению со сталью марки Ст. 20 составляет 5,0-5,7.

Контроль отливок из нихарда, кроме обычного визуального, включает контроль микроструктуры. При правильно назначенном составе и режиме термообработки в структуре не должно быть графита, количество остаточного аустенита должно быть минимальным.

Отливки из нихарда находят применение для деталей, подвергающихся абразивному износу в случае истирания и эрозии: футеровки шаровых мельниц для сухого размола цемента, клинкера, угля и руды (футеровки должны иметь простую конструкцию, а между корпусом мельницы и футеровкой из нихарда обязательно должна быть мягкая прокладка); шары шаровых мельниц сухого размола; валковые головки мельниц для тонкого помола угля для электростанций; колена трубопроводов в пневмотранспорте песка; детали бегунов и пескометов.

Более подробно применение нихарда и других типов чугуна рассмотрено в статье применение чугуна.