Анотація до роботи:

Олiйник I.М. Розробка eкономнолегованих зносостійких чавунів з метастабільним аустенітом і способів управління їх властивостями. – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук по спеціальності 05.16.01 – Металознавство і термічна обробка металів. Приазовський державний технічний університет, Маріуполь, 2006 р.

Дисертація присвячена створенню нових економнолегованих зносостійких хромомарганцевистих і марганцевистих чавунів з метастабільним аустенітом, якi самозміцнюються при експлуатації, в результаті деформаційних фазових перетворень, якi протікають в поверхневих шарах деталей, і способів управління їх властивостями для заміни чавунів, що містять дорогі і дефіцитні елементи.

Встановлено, що підвищена ударно-абразивна зносостійкість розроблених чавунів досягається, завдяки розвитку деформаційних фазових перетворень (ДФП) (мартенситного, динамічного деформаційного старіння), якi протікають в поверхневих шарах під дією абразивних частинок, забезпечуючих самотвердiння чавунів в процесі експлуатації.

Регулювати співвідношення фазових складових і кінетику ДФП при випробуваннях на ударно - абразивне зношування можна легуванням і режимами термічної обробки.

Встановлено взаємозв'язок між кінетикою ДФП при зношуванні та формуванням ударно - абразивної зносостійкості досліджених чавунів. Із збільшенням інтенсивності ДФП зменшується інтенсивність зношування і зростає зносостійкість чавунів. Значення зносостійкості пропорційні кількості твердих фаз, якi утворюються в поверхневих шарах чавунів унаслідок ДФП в процесі зношування.

Розроблений чавун ЧХ16Г4Ф пройшов промислове випробування і впроваджений у виробництво. Економічний ефект склав 40228 грн.

1. В дисертаційній роботі дано теоретичне узагальнення та нове рішення науково-технічної проблеми підвищення довговічності деталей, якi швидко зношуються, - створення нових економнолегованих зносостійких хромомарганцевистих і марганцевистих чавунів з метастабільним аустенітом, що самозміцнюються при експлуатації в результаті деформаційних фазових перетворень, протікаючих в поверхневих шарах деталей, розробки та способів управління їх властивостями для заміни чавунів, що містять дорогі і дефіцитні елементи.

2. В результаті проведених систематичних досліджень впливу легуючих елементів (Cr, Mn, добавок V, Cu і Nb) на структуру, фазові перетворення і властивості розроблені нові економнолегованi зносостійкі чавуни на Fe – Cr – Mn і Fe – Mn основах з метастабільним аустенітом, що за зносостійкостю не поступаються своїм аналогам, якi містять дефіцитні та дорогі елементи нікель, молібден, вольфрам і ін.

3. Встановлено, що найбільша зносостійкість чавунів досягається при отриманні за рахунок легування або термічної обробки аустенiтно-мартенситно-карбідної структури, метастабільний аустеніт якої перетворюється в процесі зношування в мартенсит деформації по оптимальній кінетиці.

4. Легуванням і температурно - часовими параметрами різних способів термічної обробки можна регулювати фазовий склад, управляти кінетикою деформаційних фазових перетворень, що розвиваються в поверхневих шарах, і значно підвищувати ударно - абразивну зносостійкість чавунів.

5. Рентгеноструктурними та магнiтометричними дослідженнями встановлено, що між відносною ударно - абразивною зносостійкістю чавунів з метастабільним аустенітом і кількістю мартенситу деформацiї та карбідів, що утворюється в результаті деформаційних фазових перетворень, знайдена лінійна залежність. Домінуючим фактором у формуванні зносостійкості є кінетика деформаційних фазових перетворень, протікаючих в поверхневих шарах, яка визначає геометрію кривої зношування, і об'їм твердих фаз, що утворюються. Інтенсифікація деформаційних фазових перетворень під впливом абразиву при зношуванні викликає зниження інтенсивності зношування і, як результат, підвищення ударно - абразивної зносостійкості чавунів.

6. Отримані аналітичні і графічні закономірності дозволяють ефективно використовувати метастабiльность аустеніту й управляти кінетикою його перетворень для підвищення зносостійкості марганцевистих і хромомарганцевистых чавунів.

7. Факторами, регулюючими ступінь стабільності аустеніту, являються: зміна вмісту хрому від 5 до 22 % і марганцю від 2 до 8 %, невеликі добавки алюмінію, ванадію, міддi, температурно - часових параметрiв різних режимів термічної обробки, що змінюють хімічний склад аустеніту та структуру. Факторами стабілізації аустеніту є збільшення вмісту хрому або марганцю, вуглецю, розчинення карбідних фаз при нагріваннi та витримці. Факторами дестабілізації аустеніту – обідняння твердого розчину вуглецем, хромом, марганцем, виділення карбідних фаз при відпусканнi i ступiнчастому гартуваннi.

8. Пройшов промислове випробування і впроваджений у виробництво склад розробленого чавуна ЧХ16Г4Ф для виготовлення ковшів пiскометних апаратів (ВАТ «МЗВМ», м. Маріуполь). Річний економічний ефект від впровадження розробленого чавуна склав 40228 грн.

Публікації автора:

1. Чейлях А.П., Олейник И.М., Локшина Е.Б. и др. Износостойкие чугуны с метастабильным аустенитом // Металл и литье Украины. - 1995. - № 1. - С . 30 - 35.

2. Чейлях А.П., Олейник И.М., Локшина Е.Б., Телыця А.В. О влиянии фазовых превращений на износостойкость сплавов с метастабильным аустенитом // Металлы. - 2000. - № 1. - С. 66 - 71.

3. Чейлях А.П., Олейник И.М. Влияние отпуска на структуру и свойства хромомарганцовистых и марганцовистых износостойких чугунов с метастабильным аустенитом // Вестник Приазов. гос. техн. ун-та: Сб. научн. тр. – Мариуполь. - 1995. - Вып. 1. - С. 103 - 108.

4. Чейлях А.П., Олейник И.М. Влияние закалки со ступенчатым охлаждением на структуру, фазовые превращения и свойства износостойкого чугуна с метастабильным аустенитом. // Вестник Приазов. гос. техн. ун-та: Сб. научн. тр. - Мариуполь, - 1998. - Вып. 6. - С. 98 - 101.

5. Чейлях А.П., Олейник И.М. Повышение долговечности быстроизнашивающихся деталей оборудования применением износостойких чугунов с метастабильным аустенитом // Захист металургiйних машин вiд поломок. – 2003. – вип. 7. – С. 200 - 204.

6. Установка для испытаний на ударно-абразивное изнашивание: А.с. № 1820300 СССР. МКИ G01N 3/56 /А.П. Чейлях, И.М. Олейник (СССР).- № 4936016/28; Заявлено 12.05.91; опубл. 07.06.93; Бюл. № 21. - 4 с.

7. Пат. 39803 А Украiна, МКИ С 22 С 37/06. Зносостiйкий чугун: Пат. 39803 А Украiна, МКИ С 22 С 37/06 / O.П. Чейлях, I.М. Олiйник. - № 99010050; Заявл. 05.01.99; Опубл. 15.06.2001, Бюл. № 5.- 4 с.

8. Пат. 210517 Рос. Федерации, МКИ С 22 С 37/10. Износостойкий чугун: Пат. 210517 Рос. Федерация, МКИ С 22 С 37/10 / А.П. Чейлях, И.М. Олейник. - № 5015042; Заявл. 02.12.91; Опубл. 20.01.1998, Бюл. № 2. - 3 с

9. Пат. 2040576 Рос. Федерации, МКИ С 22 С 37/10. Износостойкий чугун: Пат. 2040576 Рос. Федерация, МКИ С 22 С 37/10 / А.П. Чейлях, И.М. Олейник. - № 5015042; Заявл. 02.12.91; Опубл. 20.07.1995, Бюл. № 21.- 4 с.

10. Пат. 2030478 Рос. Федерации, МКИ С 22 С 37/06. Износостойкий чугун: Пат. 2030478 Рос. Федерация, МКИ С 22 С 37/06 / А.П. Чейлях, И.М. Олейник, Е.Ф. Минка, В.В. Перепелицын. - № 5006565/02; Заявл. 16.07.91; Опубл. 10.03.1995, Бюл. № 7. - 3 с.

11. Пат. 2055930 Рос. Федерации, МКИ С 22 С 37/10. Износостойкий чугун: Пат. 2055930 Рос. Федерация, МКИ С 22 С 37/10 / А.П. Чейлях, И.М. Олейник, Е.Ф. Минка, В.В. Перепелицын. - № 5039272/02; Заявл. 10.03.92; Опубл. 10.03.1995, Бюл. № 7. - 4 с.

12. Пат. 2039840 Рос. Федерации, МКИ С 22 С 37/10. Износостойкий чугун: Пат. 2039840 Рос. Федерация, МКИ С 22 С 37/10 / А.П. Чейлях, И.М. Олейник. - № 5015768/02; Заявл. 22.05.92; Опубл. 20.07.1995, Бюл. № 20. – 3 с.

13. Пат. 2039841 Рос. Федерации, МКИ С 22 С 37/00. Износостойкий чугун: Пат. 2039841 Рос. Федерация, МКИ С 22 С 37/00 / А.П. Чейлях, И.М. Олейник. - № 5028865/02; Заявл. 24.02.92; Опубл. 20.07.1995, Бюл. № 20. - 4 с.

14. Чейлях А.П., Олейник И.М. Разработка экономнолегированных износостойких чугунов с метастабильным аустенитом // Тезисы докладов Всесоюзной научно-техн. конф. - Новокузнецк. – 1991. – С. 135 – 137.

15. Чейлях А.П., Олейник И.М. Новые экономнолегированные износостойкие чугуны с метастабильным аустенитом // Тезисы докл. V научно-техн. конф. «Новые конструкционные стали и сплавы и методы их обработки для повышения их долговечности изделий». – Запорожье. – 1992. – С. 251 – 252.

16. Чейлях А.П., Олейник И.М. Новые износостойкие экономнолегированные чугуны с метастабильным аустенитом // Тезисы докл. I региональной научно-техн. конф. – Мариуполь. – 1992. – Том 1. – С. 93.

17. Чейлях А.П., Олейник И.М. Регулирование термической обработкой фазового состава, стабильности аустенита и свойств износостойких чугунов // Тезисы докл. II региональной научно-техн. конф. – Мариуполь. – 1993. – Том 1. – С. 138.

18. Чейлях А.П., Олейник И.М., Лукьянскова А.Н. Регулирование термообработкой структуры и фазовых превращений при изнашивании износостойких чугунов с метастабильным аустенитом // Тезисы докл. III-й Междунар. научно-техн. конф. «Материалы для строительных конструкций ICBM’94». – Днепропетровск. – 1994. – С. 17 - 18.

19. Чейлях А.П., Олейник И.М. Влияние термообработки на структуру и свойства новых экономичных износостойких чугунов с метастабильным аустенитом // Тезисы докл. VI научно-техн. конф. «Новые конструкционные стали и сплавы и методы их обработки для повышения надежности и долговечности изделий. – Запорожье. – 1995. – Часть 3. – С. 31.

20. Чейлях А.П., Олейник И.М. Влияние ступенчатой закалки на фазовый состав и механические свойства износостойких чугунов с метастабильным аустенитом // Тезисы докл. Межвузовской научно-техн. конф. молодых ученых и специалистов «Проблемы техники, технологии и экономики машиностроительного производства». – Крамоторск. – 1996. – С. 19 – 20.

21. Чейлях А.П., Олейник И.М. Влияние параметров ступенчатой закалки на структуру и свойства износостойких чугунов с метастабильным аустенитом // Тезисы докл. V региональной научно-техн. конф. – Мариуполь. – 1998. – Том 4. – С. 18.

22. Чейлях А.П., Олейник И.М. Метастабильный аустенит – как фактор создания износостойких экономнолегированных чугунов // Тезисы докл. VII региональной научно-техн. конф., посвященной 70 – летию университета – Мариуполь. –2000. – Том 2. – С. 85.

23. Чейлях А.П., Олейник И.М. Влияние легирующих элементов на структуру и свойства марганцовистых чугунов // Тезисы докл. IХ региональной научно-техн. конф. – Мариуполь. – 2002. – Том 2. – С. 59.

24. Чейлях А.П., Олейник И.М. Метастабильный аустенит как фактор создания износостойких экономнолегированных чугунов // Тезисы докл. Х региональной научно-техн. конф. – Мариуполь. – 2003. – Том 2. – С.48.

25. Чейлях А.П., Олейник И.М. Экономнолегированные износостойкие чугуны с метастабильным аустенитом // Тезисы докл. ХI региональной научно-техн. конф. – Мариуполь. – 2004. – Том 2. – С. 72.

26. Чейлях А.П., Олейник И.М. Влияние различных режимов термической обработки на структуру и свойства чугуна ЧГ6Б4Д2 // Тезисы докл. республ. научно-методич. конф. «Современные проблемы сварки, наплавки и материаловедения» – Мариуполь. – 2005. – С. 165 – 166.

Особистий вклад здобувача в публiкацiях: виконання металографiчних дослiджень i проведення випробуваннь механiчних властивостей чавунiв та узагальнення їхнiх результатiв [1, 3-5, 14-23, 25], розробка та проведення термічної обробки та узагальнення результатiв досліджень по впливу термообробки на структуру і властивості розроблених економнолегованих чавунів [3, 4, 14, 17-21, 26], вивчення кiнетики ДМП, обробка результатiв [1-4, 14-26], узагальнення результатiв експериментальних дослiджень у промислових умовах [5], проведення патентного огляду [6-13], конструювання установки для випробувань на ударно-абразивне зношування [6].