fwjТрение и и износTitle in english0000-00000000-0000AGU10.32864/0202-4977-2026-47-1-16-26fwj-109Research ArticleСтатьиСравнительные результаты триботехнических испытаний роликов для маятниковой мельницы из износостойкого чугуна ИЧХ28Н2 и стали ШХ15СГComparative Results of Tribotechnical Tests of Rollers for Pendulum Mill Made of Wear-Resistant Cast Iron IChX28H2 and Steel SHKH15SGРазетдиноваЛ.Р.RazetdinovaL. R.

ул. Политехническая, д. 29 литера Б, вн. тер. г. муниципальный округ Академическое, г. Санкт-Петербург 195251

Polytechnicheskaya str., 29, St. Petersburg 195251

СкотниковаМ. А.SkotnikovaM. A.

ул. Политехническая, д. 29 литера Б, вн. тер. г. муниципальный округ Академическое, г. Санкт-Петербург 195251

Polytechnicheskaya str., 29, St. Petersburg 195251

skotnikova@mail.ruИвановаГ. В.IvanovaG. V.

ул. Политехническая, д. 29 литера Б, вн. тер. г. муниципальный округ Академическое, г. Санкт-Петербург 195251

Polytechnicheskaya str., 29, St. Petersburg 195251

КуомаЕ. О.KuomaE. O.

ул. Политехническая, д. 29 литера Б, вн. тер. г. муниципальный округ Академическое, г. Санкт-Петербург 195251

Polytechnicheskaya str., 29, St. Petersburg 195251

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра ВеликогоРоссияPeter the Great St. Petersburg Polytechnic UniversityRussian Federation2026300920264711626Copyright © AGU, 20262026AGUAGUhttps://fwj.ejournal.by/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://fwj.ejournal.by/jour/article/view/109

Цель работы — сравнение триботехнических характеристик промышленных рабочих роликов из стали ШХ15СГ (до и после эксплуатации) и из чугуна ИЧХ28Н2 (до эксплуатации) для выбора материала роликов и увеличения срока службы маятниковых мельниц.

Металлографические исследования выполнены на оптических микроскопах IM7000 с анализатором изображения Thixomet и микровизоре µVizo-MET. Измерения микротвердости проведены в автоматическом режиме по методу Виккерса при нагрузке 50 г по всему сечению промышленных роликов. Триботехнические испытания выполнены на машине трения СМЦ-2 по схеме «ролик — абразивный ролик» оценивая коэффициент трения, износ и шероховатость поверхности.

Установлено, что сталь ШХ15СГ в исходном состоянии имела однородную структуру низкоотпущенного мартенсита с карбидной неоднородностью из (Cr,Fe)3C (HV 828) со средней твёрдостью HV 630. После 3-х месяцев эксплуатации под действием разупрочняющих процессов (температуры и пластической деформации) в подповерхностных слоях проходила трансформация мартенсита в троостит отпуска, образование полос с мартенситной и мартенситно-трооститной структурой со средней твёрдостью HV 443, что в 1,5 раза меньше, по сравнению с твёрдостью (HV 630) в исходном состоянии.

Чугун ИЧХ28Н2 имел структуру белого доэвтектического чугуна, состоящую из легированного аустенита (670—750 HV), карбидов цементитного типа (Cr,Fe)3C (856 HV) и специальных карбидов (Cr,Fe)7C3 (1389 HV) и (Cr,Fe)23C6 (1750 HV). Средняя твёрдость чугуна HV 781, что в 1,2 раза выше твёрдости стали в исходном состоянии. Также чугун обладает, по сравнению со сталью, более низким коэффициентом трения (0,58 против 0,68—0,85), в 1,7 раза меньшим износом (214 мг против 358 мг) и способностью к приработке при трении (снижение шероховатости Ra в 3,7 раза). Таким образом, чугун ИЧХ28Н2 рекомендован в качестве материала для роликов маятниковых мельниц, работающих в условиях интенсивного абразивного износа.

The purpose of the work is to compare the tribotechnical properties of industrial working rollers made of steel SHKH15SG (before and after operation) and cast iron IChX28H2 (before operation) to select the material of the rollers and increase the service life of pendulum mills.

Metallographic studies were performed on IM7000 optical microscopes with a Thixomet image analyzer and a microvizo-MET microimage. Microhardness measurements were carried out automatically using the Vickers method at a load of 50 g over the entire cross-section of industrial rollers. Tribotechnical tests were performed on a SMC-2 friction machine according to the “roller — abrasive roller” scheme (rotation speed 500 rpm, load 45 N, test time 2 hours) with an assessment of the coefficient of friction, wear and surface roughness.

It was found that steel SHX15SG in its initial state had a homogeneous structure of low-pressure marten-site with a carbide heterogeneity of (Cr,Fe)3C (HV 828) with an average hardness of HV 630. After 3 months of operation, under the influence of softening processes (temperature and plastic deformation), martensite was transformed into tempering troostite in the subsurface layers, and bands with martensitic and martensitictroostite structures were formed with an average hardness of HV 443, which is 1.5 times less than the hardness (HV 630) in the initial state. Internal arc-shaped cracks were found.

The IChX28H2 cast iron had a white pre-eutectic cast iron structure consisting of alloyed austenite (670—750 HV), cementite type carbides (Cr,Fe)3C (856 HV) and special carbides (Cr,Fe)7C3 (1389 HV) and (Cr,Fe)23C6 (1389 HV). The average hardness of cast iron was HV 781, which is 1.2 times higher than the hardness of steel in its initial state. Tribotechnical tests have shown that cast iron had a lower coefficient of friction (0.58 versus 0.68—0.85 for steel), 1.7 times less wear (214 mg versus 358 mg for steel) and the ability to run in under friction (reducing the roughness of Ra by 3.7 times). Based on the structural characteristics, hardness and tribotechnical properties, wear-resistant cast iron IChX28H2 is recommended as a material for the manufacture of rollers of pendulum mills operating under conditions of intense abrasive wear, which will increase their service life.

рабочие ролики маятниковой мельницысталь ШХ15СГчугун ИЧХ28Н2структурамикротвердостьтрениеизносworking rollers of a pendulum millsteel SHKH15SGcast iron IChX28H2structuremicrohardnessfrictionwearReferencesGuitar M. Agustina, Nayak U. Pranav, Britz Dominik and Mu ̈cklich Frank. The Effect of Thermal Processing and Chemical Composition on Secondary Carbide Precipitation and Hardness in High-Chromium Cast Irons // International Journal of Metalcasting. — 2020 (14), no. 3, 756—765Guitar M. Agustina, Nayak U. Pranav, Britz Dominik and Mu ̈cklich Frank. The Effect of Thermal Processing and Chemical Composition on Secondary Carbide Precipitation and Hardness in High-Chromium Cast Irons // International Journal of Metalcasting. — 2020 (14), no. 3, 756—765Widder Lukas, Rojacz Harald, Buscher Markus, and Varg Markus. High-Temperature Abrasion Resistance and Wear Mechanisms of chilled High-Chromium Cast Irons // Modern Materials and Manufacturing. — 2021, 1—5Widder Lukas, Rojacz Harald, Buscher Markus, and Varg Markus. High-Temperature Abrasion Resistance and Wear Mechanisms of chilled High-Chromium Cast Irons // Modern Materials and Manufacturing. — 2021, 1—5Tyagi R., Nath S., and Ray S. Effect of Martensite Content on Friction and Oxidative Wear Behavior of 0.42 Pct Carbon Dualphase Steel // Metall Mater Trans. — 2002, no. 33(11), 347—368Tyagi R., Nath S., and Ray S. Effect of Martensite Content on Friction and Oxidative Wear Behavior of 0.42 Pct Carbon Dualphase Steel // Metall Mater Trans. — 2002, no. 33(11), 347—368Гарбер М.Е. Износостойкие белые чугуны: свойства, структура, технология, эксплуатация. — М.: Машиностроение. — 2010Garber M.E. Iznosostojkie belye chuguny: svojstva, struktura, tekhnologiya, ekspluataciya. — M.: Mashinostroenie. — 2010 (in Russia)Konar B., Kim J., and Jung I. Critical Systematic Evaluation and Thermodynamic Optimization of the Fe-RE System: RE = La, Ce, Pr, Nd and Sm // Journal Phase Equilibria and Diffusion. — 2016 (37), no. 4, 438—458Konar B., Kim J., and Jung I. Critical Systematic Evaluation and Thermodynamic Optimization of the Fe-RE System: RE = La, Ce, Pr, Nd and Sm // Journal Phase Equilibria and Diffusion. — 2016 (37), no. 4, 438—458Karantzalis A.E., Lekatou A., Kapoglou A., Mavros H., and Dracopoulos V. Phase Transformations and Microstructucal Observations During Subcritical Heat Treatments of a High-Chromium Cast Iron // Journal of Materials Engineering and Performance. — 2012 (21), no. 6, 1030—1039Karantzalis A.E., Lekatou A., Kapoglou A., Mavros H., and Dracopoulos V. Phase Transformations and Microstructucal Observations During Subcritical Heat Treatments of a High-Chromium Cast Iron // Journal of Materials Engineering and Performance. — 2012 (21), no. 6, 1030—1039Sain P.K., Sharma C.P., and Bhargava A.K. Microstructure Aspects of a Newly Developed, Low Cost, Corrosion-Resistant White Cast Iron // Journal Metallurgical and Materials Transactions A. — 2013 (44), 1665—1671Sain P.K., Sharma C.P., and Bhargava A.K. Microstructure Aspects of a Newly Developed, Low Cost, Corrosion-Resistant White Cast Iron // Journal Metallurgical and Materials Transactions A. — 2013 (44), 1665—1671Стеблов А.Б., Тимошпольский В.И., Ленартович Д.В., Гуненкова С.В., Котов И.В. Влияние факторов нагрева на формирование карбидной сетки в стали ШХ15СГ // Литье и металлургия. — 2005, № 2(34), 77—80Steblov A.B., Timoshpol'skij V.I., Lenartovich D.V., Gunenkova S.V., and Kotov I.V. Vliyanie faktorov nagreva na formirovanie karbidnoj setki v stali SHKH15SG // Lit'e i metallurgiya. — 2005, № 2(34), 77—80 (in Russian)Попова Е.Г., Лалазарова Н.А. Износостойкий чугун для шаров шаровых мельниц // Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета. — 2017 (76), 91—95Popova E.G., Lalazarova N.A. Iznosostojkij chugun dlya sharov sharovyh mel'nic // Vestnik har'kovskogo nacional'nogo avtomobil'no-dorozhnogo universiteta. — 2017 (76), 91—95 (in Russian)Жумаев А.А., Барановский К.Э., Мансуров Ю.Н. Анализ микроструктуры износостойких хромистых чугунов после термической обработки // Литье и металлургия. — 2021, № 1, 142—148Zhumaev A.A., Baranovskij K.E., Mansurov Yu.N. Analiz mikrostruktury iznosostojkih hromistyh chugunov posle termicheskoj obrabotki // Lit'e i metallurgiya. — 2021, № 1, 142—148 (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.