Study of the Influence of Alloying Elements on the Structure and Properties of Gray Cast Iron Operating under Conditions of Shock-Friction Wear

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. The solution on improving the speed and volume of cargo transportation by railway transport is connected with increased requirements to critical parts of the rolling stock. One of such details is a side bearing cap. The cap is installed on the support in the truck bolster and designed to hold a car body of the lateral forces. Method. The previous studies have shown that gray cast iron, in particular, SCH35 grade, is an effective material with satisfactory performance properties under high loads. Gray cast iron contains graphite which in the frictional couples can serve as cutting oil. However, these properties are not always sufficient for the buffing loading conditions, subjected to the slid bearing cap. Results and Discussion. Achieved results and the patent search allowed declaring the resulting iron as an invention (patent number 2562554). In the course of the investigation, it is possible to establish the influence of the concentration of alloying elements of nickel and molybdenum on the mechanical properties of the developed cast iron. The quality of the new iron and its characteristics are assessed within laboratory and stand tests. Polished sections analysis of non-etching samples allowed identifying graphitic phase. Study of metal matrix has shown that metal backing of the cast iron has perlite alongside with acicular perlite. Besides, this iron CHMN-35M metal matrix has perlite-ferritic metal backing. As reflected by the results, in all combinations iron of CHMN-35M grade has shown the best (approximately in 1.5 times) wear resistance in comparison with SCH35 iron. Therefore, the total value of accumulative wear (hob and shaft wear) in couples with CHMN-35M iron is also lower.

About the authors

D. A. Gabets

Email: gabets22@mail.ru
Research Engineer, I.I. Polzunov Altai State Technical University, 46 Lenina avenue, Barnaul, Altai region, 656038, Russian Federation, gabets22@mail.ru

A. M. Markov

Email: andmarkov@inbox.ru
D.Sc. (Engineering), Professor, I.I. Polzunov Altai State Technical University, 46 Lenina avenue, Barnaul, Altai region, 656038, Russian Federation, andmarkov@inbox.ru

References

  1. Гиршович Н.Г. Кристаллизация и свойства чугуна в отливках. – М.: Машиностроение, 1966. – 562 с.
  2. Чигарев В.В., Рассохин Д.А., Лоза А.В. Изменение структуры и свойств литого металла легированием в отливках из чугуна и стали // Вісник Приазовського державного технічного університету. Серiя: Технічні науки. – 2010. – Вiп. 21. – С. 61–66.
  3. Габец Д.А., Марков А.М., Габец А.В. Исследование влияния химического состава и структуры на механические свойства чугуна ЧМН-35М // Актуальные проблемы в машиностроении. – 2017. – Т. 4, № 4. – С. 100–106.
  4. Making spheroidal graphite cast iron by the LS-process / A.I. Belyakov, L.A. Petrov, V.V. Kaminskij, T.A. Akhunov, V.P. Ershov // Литейное производство. – 1997. – № 5. – С. 20–21.
  5. Патент 2562554 Российская Федерация. Чугун / А.В. Габец, Д.А. Габец. – № 2014118635; заявл. 08.05.2014; опубл. 12.08.2015, Бюл. № 25. – 5 с.
  6. Корниенко Э.Н., Бикулов Р.А. Тяжелая лигатура для получения высокопрочного чугуна // Заготовительные производства в машиностроении. – 2009. – № 2. – С. 3–5.
  7. Управление износостойкостью ответственных узлов и деталей подвижного состава: монография / А.В. Габец, А.М. Марков, Д.А. Габец, Е.О. Чертовских. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2016. – 213 с. – ISBN 978-5-7568-1188-9.
  8. Влияние модифицирования на структуру и свойства чугуна и стали для прокатных валков / В.А. Коровин, И.О. Леушин, Р.Н. Палавин, А.С. Киров // Литейщик России. – 2011. – № 12. – С. 15–17.
  9. Семенов В.И., Чайкин А.В. Фазовые и структурные изменения в чугуне после модифицирования // Металлургия машиностроения. – 2006. – № 5. – С. 14–18.
  10. Комаров О.С., Розенберг Е.В., Урбанович Н.И. Особенности модифицирования различных типов железоуглеродистых сплавов // Литье и металлургия. – 2015. – № 2 (79). – С. 24–28.
  11. Габец Д.А., Марков А.М., Габец А.В. Специальный модифицированный чугун марки ЧМН-35М для тяжело нагруженных деталей тележки грузового вагона // Тяжелое машиностроение. – 2016. – № 1–2. – С. 23–26.
  12. Boulifaa M.I., Hadji A. Effect of alloying elements on the mechanical behavior and wear of austempered ductile iron // Mechanics and Industry. – 2015. – Vol. 16, iss. 3. – P. 304. – doi: 10.1051/meca/2015002.
  13. Ларин Т.В., Асташкевич Б.М., Транковская Г.Р. Влияние ванадия, меди, алюминия на износостойкость и фрикционные свойства фосфористого чугуна для тормозных колодок // Вестник ВНИИЖТ. – 1986. – № 8. – С. 40–42.
  14. Vijeesh V., Prabhu K.N. Review of microstructure evolution in hypereutectic AL-SI alloys and its effect on wear properties // Transactions of the Indian Institute of Metals. – 2014. – Vol. 67, iss. 1. – P. 1–18. – doi: 10.1007/s12666-013-0327-x.
  15. Effect of fluctuation and modification on microstructure and impact toughness of 20 WT.% CR hypereutectic white cast iron / X. Zhi, J. Xing, H. Fu, Y. Gao // Materialwissenschaft und Werkstofftechnik. – 2008. – Vol. 39, iss. 6. – P. 391–393. – doi: 10.1002/mawe.200700219.
  16. Габец А.В., Марков А.М., Габец Д.А. Моделирование эксплуатационных свойств деталей изготовленных из специального чугуна ЧМН-35М // Ползуновский вестник. – 2016. – № 2. – С. 36–44.
  17. Гурей Т.А. Повышение износостойкости чугунных деталей поверхностным упрочнением // Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета. – 2016. – № 74. – С. 48–52. – Яз. укр.
  18. Xu T., Hu C., Xie D. Effect of re modification and heat treatment on formation and growth of thermal fatigue crack in wear resistant cast iron containing low alloy // Journal of Rare Earths. – 2003. –Vol. 21, Suppl. – P. 202–205.
  19. Повышение износостойкости фрикционных деталей из серого чугуна / Б.В. Борщ, А.В. Габец, А.В. Сухов, Г.А. Филиппов // Сталь. – 2014. – № 1. – С. 66–68.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).