ВведениеНепрерывно развивающееся машиностроение нуждается в применении более качественных материалов для изделий, работающих в тяжелых условиях и требующих высокой эксплуатационной стойкости. Одним из наиболее широко и давно применяемых материалов для деталей с высокой износостойкостью является белый легированный чугун (БЧ).  С повышением требований к надежности и долговечности деталей из этого материала необходимо рассматривать возможности технологического управления его структурой и свойствами. Традиционно детали из БЧ изготавливаются литьем. Классические методы управления структурой и свойствами литых заготовок (выплавка, модифицирование, режимы кристаллизации и охлаждения отливки в форме, термообработка) имеют определенные ограничения, в связи с чем рассматривается возможности применения более эффективных методов, обеспечивающих повышение и стабильность эксплуатационных свойств. К их числу относится метод горячего пластического деформирования. Несмотря на то что белый чугун достаточно хрупкий материал, в определенном структурном состоянии он вполне способен к деформации практически всеми способами, используемыми в машиностроении. БЧ, прошедший деформационную обработку, обладает свойствами, существенно отличающимися от свойств в литом состоянии: более высокой прочностью и пластичностью, вязкостью, износостойкостью, демпфирующей способностью, коррозионной стойкостью, низкой чувствительностью к концентраторам напряжений. Применение пластической деформации позволяет в значительной мере обеспечить равномерную структуру и диспергировать ее, избежать наличия дефектов усадочного происхождения, что позволяет существенно повысить эксплуатационную стойкость изделий. По ряду этих свойств деформируемый чугун превосходит не только литой чугун, но и низколегированную сталь. В связи с этим область применения БЧ, подверженного пластической деформации, может быть весьма широкой [1]. Одним из перспективных направлений горячего деформирования является метод прокатки непрерывнолитых заготовок для изготовления мелющих тел, используемых в горно-обогатительном оборудовании [2]. При горячей пластической деформации БЧ решающую роль играет его пластичность при температурах деформирования. Пластичность определяется химическим составом чугуна и его структурой. Низкая пластичность белого чугуна вызвана наличием в его структуре аустенитно-карбидной эвтектики (ледебурита). Пластичная составляющая (аустенит) расположена в хрупком малопластичном цементите или заключена в оболочку из выделяющегося в междендритных пространствах ледебурита. Легирование чугуна карбидообразующими элементами оказывает существенное влияние на свойства цементита. Легированный цементит упрочняется и разупрочняется подобно твердым растворам замещения, что позволяет проводить горячую пластическую деформацию чугуна [3]. В данной работе приведены результаты исследования пластичности белого легированного чугуна в зависимости от его химического состава.Методика проведения исследованийС целью выявления зависимости между химическим составом и пластичностью чугуна в горячем состоянии применен метод математического планирования активного многофакторного эксперимента. В качестве независимых факторов принято содержание в чугуне углерода, марганца, никеля, хрома, молибдена, титана, бора. Ввиду большого числа переменных принят план дробного факторного эксперимента ДФЭ 27-4. План и матрица планирования многофакторного эксперимента приведены в табл. 1, 2.  Таблица 1План ДФЭ 27-4 для исследования пластичности белого легированного чугунаФакторы планаХимический состав чугуна, %CCrNiMnMoTiBОсновной уровень (X0)Интервал варьирования (DX)Верхний уровень (+1)Нижний уровень (–1)3,10,53,62,68,02,0106,02,32,24,50,13,252,756,00,50,550,451,00,10,3550,3450,70,010,2550,2450,50,01Код фактора (X)X1X2X3X4X5X6X7 Таблица 2Матрица планирования ДФЭ 27-4 для исследования пластичности белого легированного чугуна№Уровни переменных факторов плана в кодированном виде (%)X1CX2CrX3NiX4MnX5MoX6TiX7B12345678–1(2,6)+1(3,6)–1(2,6)+1(3,6)–1(2,6)+1(3,6)–1(2,6)+1(3,6)–1(6)–1(6)+1(10)+1(10)–1(6)–1(6)+1(10)+1(10)–1(0,1)–1(0,1)–1(0,1)–1(0,1)+1(4,5)+1(4,5)+1(4,5)+1(4,5)+1(6,0)–1(0,5)–1(0,5)+1(6,0)+1(6,0)–1(0,5)–1(0,5)+1(6,0)+1(1,0)–1(0,1)+1(1,0)–1(0,1)–1(0,1)+1(1,0)–1(0,1)+1(1,0)+1(0,7)+1(0,7)–1(0,01)–1(0,01)–1(0,01)–1(0,01)+1(0,7)+1(0,7)–1(0,01)+1(0,5)+1(0,5)–1(0,01)+1(0,5)–1(0,01)–1(0,01)+1(0,5)  При проведении плавок стремились поддерживать на одном уровне такие факторы, как качественный состав шихты, время плавки, температура заливки, скорость охлаждения металла в форме, количественный состав шихты. Содержание серы и фосфора в опытных плавках было примерно одинаково – 0,01 и 0,02 % соответственно. Плавки проводили в индукционной тигельной печи с кислой футеровкой емкостью 60 кг.Исследования проводили на заготовках цилиндрической формы диаметром 40 мм. Заготовки нагревали в электрической нагревательной печи до температуры 850 °С с последующей выдержкой в течение 30 минут. Сжатие образцов производили на разрывной машине Р20. Ко всем образцам была приложена одинаковая нагрузка – 20 тонн. Степень деформирования оценивали по уменьшению высоты заготовки до и после прессования. Результаты опытов приведены в табл. 3.  При обработке экспериментальных данных были учтены ошибки в уровнях факторов [4].Результаты исследованийПо результатам опытов была построена математическая модель, устанавливающая совместное влияние структурообразующих химических элементов белого легированного чугуна на сжатие заготовки при температурах деформации:Ŷ =1,365+0,278C–0,156Cr+0,089Ni+0,122Mn–1,022Mo+1,661Ti+1,406B (мм).В уравнении регрессии элементы химического состава представлены в натуральном масштабе. Сравнительный анализ коэффициентов модели показывает следующее. Карбидообразующие элементы (хром, марганец, молибден, титан) способствуют формированию инвертированной структуры эвтектики: в вязкой аустенитной матрице выделяются изолированные твердые включения карбидов. В результате пластичность чугуна повышается. С другой стороны, цементит заменяется на более твердые карбиды типа Me7C3, Me23C6,  таким образом, влияние хрома и молибдена приводит к снижению пластичности (рис. 1). Бор сужает температурный интервал между ликвидусом и солидусом, вследствие чего состав чугуна приближается к эвтектическому, количество избыточного цементита уменьшается, пластичность заготовок увеличивается. Никель повышает количество аустенита в чугуне, тем самым увеличивая его пластичность.Таблица 3Результаты реализации плана ДФЭ 27-4 для исследования пластичности белого легированного чугуна№Химический состав чугуна, %Сжатие заготовки, ммX1CX2CrX3NiX4MnX5MoX6TiX7BY123456782,703,622,633,582,683,702,593,616,216,0711,010,16,046,210,3110,10,10,10,10,14,594,34,484,45,60,540,56,15,570,50,55,91,060,140,980,10,111,00,11,010,620,710,010,010,010,010,710,690,010,50,430,010,490,010,010,491,933,070,201,602,700,832,102,600102033,13,03,08,137,848,02,062,462,33,283,223,20,520,580,540,350,340,330,250,230,251,401,421,39 ЗаключениеИз изложенного следует, что влияние легирующих элементов на пластичность белого чугуна в горячем состоянии неравнозначно. Для достижения служебных и технологических свойств, необходимых при производстве и эксплуатации изделий из БЧ, следует выбирать конкретный химический состав чугуна, обеспечивающий оптимальное сочетание требуемых свойств для определенной конфигурации детали и условий ее эксплуатации. В части обеспечения технологичности задача может быть решена с использованием предложенной математической модели.