Любой чугун – это сплав железа и углерода, придающего металлу дополнительную твердость. Однако прочностные характеристики главным образом зависят от формы включений графита в нем. Высокопрочный чугун отличается от обыкновенного (или, как принято говорить, серого) чугуна наличием в своей структуре графитных включений шаровидной формы. Именно благодаря этому данный конструкционный материал обладает крайне высокими прочностными свойствами и эксплуатационными характеристиками – твердостью и износостойкостью. Приемлемая цена позволяет высокопрочному чугуну успешно замещать различные марки стали в высоконагруженных узлах транспортных средств, сельскохозяйственной и строительной техники, металлургического оборудования. При этом чугун с шаровидным графитом еще и выгодно отличается от стали хорошими литейными свойствами – высокой жидкотекучестью, малой склонностью к образованию горячих трещин, меньшей усадкой.

Принято считать автором технологии производства высокопрочного чугуна американца Кита Миллиса, работавшего в 1940-х годах прошлого века в лабораториях International Nickel Company. В СССР эта технология развивалась в 1970–1980-х годах, но ее массовое внедрение в промышленность сдерживалось сложностью получить однообразные результаты и обеспечить стабильное качество металла при сохранении высокой производительности. Поэтому до настоящего времени крупносерийного производства такого продукта в России не было.

НПК ОВК стала первой отечественной компанией, наладившей серийный выпуск комплектующих из высокопрочного чугуна марки ВЧ120. А это все ключевые износостойкие элементы инновационной тележки грузовых вагонов. Именно они в значительной степени обеспечивают заявленный пробег подвижного состава в 1 млн км. Такой показатель в настоящее время не может гарантировать ни один производитель грузовых вагонов в СНГ, кроме железнодорожного холдинга «ОВК».

При реализации проекта НПК ОВК использовала опыт ведущих мировых производителей и оборудование, успешно зарекомендовавшее себя в США и Европе. Общий объем инвестиций превысил 1 млрд руб. Выпуск комплектующих из высокопрочного чугуна организован в отдельном цехе площадью более 5 тыс. м² на территории тихвинской промышленной площадки. Как рассказал Виталий Антюхин, бизнес-аналитик департамента по развитию бизнеса НПК ОВК, в Тихвине была внедрена не одна, а три технологии. Во-первых, освоено получение методом объемной изотермической закалки бейнитной структуры материала (названа по имени американского металлурга Эдгара Бейна, обнаружившего в 1920-х такой вид микроструктуры). Во-вторых, налажена высокоточная механическая обработка деталей из особо твердых материалов. И наконец, проводится поверхностная закалка деталей токами высокой частоты в специальной среде.

В Тихвине была внедрена не одна, а три технологии.

Виталий Антюхин,
бизнес-аналитик департамента по развитию бизнеса НПК ОВК

«Сопротивление изнашиванию высокопрочного чугуна определяется главным образом его металлической основой и твердостью, а износостойкость увеличивается при переходе металлической основы к бейнитной структуре».

Сложность при получении изделий из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом – в повышенном требовании к стабильности литой структуры заготовки, которая будет впоследствии термически обрабатываться. Также необходимо иметь стабильную форму, размер и равномерное распределение графита по всей отливке для получения высоких механических свойств, характерных для бейнитных чугунов с шаровидным графитом. Более высокие требования предъявляются к стабильности всех элементов технологии изготовления отливок – шихтовым материалам, режимам приготовления расплава, модифицированию, режимам кристаллизации расплава и, самое главное, к режимам термообработки (закалки). Поэтому при реализации проекта НПК ОВК не только освоила технологию, но и исследовала различные аспекты ее применения.

	Отправка отливки в печь JL Becker для проведения нагрева как части процесса объемной закалки. После отливки пройдут соляную закалку

НПК ОВК стала первой отечественной компанией, наладившей серийный выпуск комплектующих из высокопрочного чугуна марки ВЧ120

	Механообрабатывающие станки для высокоточной обработки комплектующих

Самыми сложными переделами при изготовлении деталей из высокопрочного чугуна являются заготовка и термообработка, говорит Виталий Антюхин. «В России традиционно при производстве чугуна осуществлялась закалка в масло. А наш высокопрочный чугун требует осуществления закалки в соль. Кроме того, особенность компонентов инновационной тихвинской тележки в том, что, кроме твердости, предъявляются требования к прочности и относительному удлинению, что автоматически ведет к использованию внедренных технологий. Связано это с тем, что при закалке в масло невозможно стабильно регулировать температуру отливки, – дополнил Виталий Антюхин. – Тем не менее подобная закалка успешно применялась в СССР для получения необходимой твердости чугунных деталей без бейнитной структуры, например на машиностроительном заводе имени Лихачева».

	Готовая продукция с маркировкой

Производственная линия высокопрочного чугуна способна выпускать до 30 тыс. вагонокомплектов в год

Запущенная производственная линия высокопрочного чугуна способна выпускать до 30 тыс. вагонокомплектов в год. Это количество полностью покроет потребности вагоностроительных предприятий холдинга ОВК в ключевых износостойких элементах тележки грузового вагона, а также удовлетворит потребности ремонта в перспективе до 2030 года. Кроме того, новое производство обладает возможностью расширить номенклатуру продукции в случае заинтересованности со стороны производителей автомобилей и локомотивов.

Игнат Вьюгин