Морфология кремниевой фазы в заэвтектическом силумине и оптимизация механических свойств

Агеенко А.И., руководители: ас. Бондарев С.В., проф. Мазур В.И.
Национальная металлургическая академия Украины

Исследовали образцы двойного сплава алюминия с 21 масс. %. кремния, полученные из кокильных отливок. Механические свойства оценивали по условному пределу текучести, пределу прочности и относительному сжатию полученных в результате испытания на сжатие цилиндрических образцов. С целью изменения морфологии избыточных кристаллов кремния проводили термическую обработку по трём режимам (с быстрым нагревом и быстрым охлаждением), которые различались температурой выдержки – в твёрдом и полутвёрдом состоянии. Металлографические исследования показали возможность существования четырёх типов морфологии избыточных кристаллов кремния, которые различаются разветвлённостью и характером поверхности раздела. Показано, что морфология этих кристаллов существенно влияет на процессы разрушения и на механические показатели соответственно.

Впливу ванадію на формування структури під час кристалізації в чавунах, легованих хромом

Шваб Н.С., керівники: проф. Миронова Т.М., асп. Донська Т.Р.

Національна металургійна академія України

При легуванні білих чавунів карбідоутворюючими елементами, до яких належать хром та ванадій, замість крихких колоній ледебуриту в структурі утворюються евтектики на базі спеціальних карбідів Cr ₇C₃ та VC. У роботі досліджували доевтектичні чавуни, що вміщували 4…9 % Cr та 0,5…2V%.

Визначено, що хром і ванадій мають подібний вплив на механізм і послідовність фазових перетворень при кристалізації, а саме приводять до появи евтектико-перитектичного перетворення. Утворення ледебуриту з рідини і евтектик на базі карбідів хрому або ванадію відповідно є завершальним етапом цієї складної реакції. На ступінь завершеності евтектико-перитектичного перетворення суттєво впливає швидкість охолодження під час твердіння та вміст карбідоутворюючих елементів. При збільшенні швидкості охолодження зростає ступінь незавершеності перетворення. евтектики на базі спецкарбідів, що виникають на першому етапі реакції, не встигають розчинитися та взаємодіяти з рідиною. Це призводить до того, що в структурі чавуну збільшується частка евтектичних карбідів хрому або ванадію.

Легування хромистого чавуну ванадієм приводить до зменшення ступеню завершеності перитектико-евтектічної реакції. Ванадій заміщує частину хрому в карбіді М₇С₃, внаслідок чого швидкість його розчинення значно зменшується. В процесі кристалізації низькохромистого чавуну, додатково легованого ванадієм, при підвищених швидкостях охолодження ступінь незавершеності перитектико-евтектічної реакції настільки велика, що в структурі зберігається евтектика на базі метастабільного карбіду М₇С₃. У твердому стані цей карбід під час високотемпературного відпалу перекристалізується в цементит. Збільшення в структурі частки евтектики на базі метастабільного карбіду хрому, в якій матричною фазою є більш пластичний аустеніт, сприяє поліпшенню механічних властивостей чавуну.

Вплив технологічних параметрів пресування на структуру і деформуємість трубної заготівки із дактильованного білого чавуну

Калько О.І., керівники проф. Миронова Т.М., асп. Рудень Д.О.

Національна металургійна академія України

Використання карбідних перетворень в евтектичному цементиті, легованому ванадієм дозволило успішно застосовувати прокатування в промислових умовах чавунних виливків на стані 800. Одержаний чавунний прокат має підвищену пластичність та міцність. Його властивості дозволили навіть виготовити трубні заготівки.

Випробування проводили в умовах Дніпропетровського заводу прецизійних труб на прошивному стані 20-70 та на пресі із зусиллям16МН. Пресували заготівки зовнішнім діаметром 82мм, внутрішнім 30мм, довжиною 180мм, які вирізали з чавунного сортового прокату Ø90мм. Діаметр контейнера складав 85мм, матриці 42мм, голки-28 мм, коефіцієнт витяжки μ = 6,57мм. Деформування відбувалося при температурах 850, 900, 950, 1000 і 1050ºС з швидкостями 70 і 350 мм/с. Евтектичний цементит підчас пресування настільки пластичний, що витягається в тонкі смужки, і в чавуні утворюється волокниста структура. При кожному режимі пресування одержано не менше двох трубних заготівок

Досліджено вплив різних режимів пресування на зміни середніх тисків при деформуванні та структурні перетворення в експериментальному чавуні Оптимальними умовами пресування визначено низьку швидкість пресування (70 мм/с), максимальну температуру 1050ºС і застосування при цьому індукційного нагріву. Прошивання чавунної заготівки найбільш оптимальним є в інтервалі температур 900...950ºС, бо підвищення температури при цій схемі навантаження викликає стрімке збільшення розмірів карбідів і навіть їх оплавлення.

Вплив термічної та деформаційної обробки на структуру та експлуатаційні властивості

Січкарь А.І., керівник проф. Миронова Т.М., асп. Рудень Д.О.

Національна металургійна академія України

На властивості білих чавунів впливають як кількість, розміри, морфологія і мікротвердість карбідної складової, так і структура металевої основи, що їх оточує. Гаряче деформування сприяє перерозподілу евтектичних карбідів в металевій матриці та покращує весь комплекс властивостей білих чавунів. В дактильованих чавунах за рахунок карбідного перетворення пластичність цементиту настільки зростає, що замість подрібнення відбувається його витягання в смуги. Застосування на кінцевому етапі деформування при температурі нижче 950°С після рекристалізаційного відпалу сприяє подрібненню цементитних включень. Крім того, кінцеві властивості білих чавунів, особливо зносостійкість, залежать від структурного стану основи, що оточує карбіди. Металева основа повинна максимально міцно утримувати карбіди в умовах того або іншого вигляду вантаження, забезпечувати мінімальні деформації, щоб не допустити розтріскування і зношування карбідів.

В роботі досліджували вплив режимів гартування та відпускання на структуру та експлуатаційні властивості виробів із деформованого чавуну, а саме роликів, що застосовуються для оброблення внутрішньої поверхні трубної заготівки

Вивчена кінетика зміни твердості при відпусканні чавуну, загартованого від різних температур. При гарті від 860 і 900°С висока твердість зберігається при відпусканні до 200°С протягом 2,5 години. При низькому відпуску стабільність загартованої структури зберігається більш тривалий час. Оптимальною можна рахувати температуру нагріву під гарт 860 °С.

Розроблена схема виготовлення роликів із деформованого чавуну для розкатки твердосплавних покриттів на внутрішній поверхні труб. Стійкість чавунних роликів дозволяє їх застосовувати замість біль коштовних із сплаву ВК-6