XIV Міжнародна наукова інтернет-конференція ADVANCED TECHNOLOGIES OF SCIENCE AND EDUCATION

Русский English




Научные конференции Наукові конференції

д.т.н., Заблоцкий В.К., Шимко В.И., к.т.н. Шимко А.И. КОВКА ВЫСОКОПРОЧНОГО ЧУГУНА

д.т.н., профессор Заблоцкий В.К., инж. Шимко В.И., к.т.н. Шимко А.И.

Донбасская государственная машиностроительная академия

Ковка высокопрочного чугуна

За последние годы появлялось множество работ, связанных с деформированием высокопрочного чугуна, как перспективного материала в машиностроительной промышленности. Однако полученные результаты не охватывают целый ряд проблем, которые присущи процессам деформации чугунов и особенно высокопрочного чугуна. Например, подробно не изучены влияние степени горячей пластической деформации на структуру и свойства чугуна, не установлены критериальные зависимости, между составляющими структуры и свойствами в виде диаграмм, необходимых для практического пользования при назначении режимов деформации высокопрочных чугунов.

Цель работы - исследование процесса деформирования высокопрочного чугуна для расширения возможностей получения многофункциональных материалов из указанных сплавов с помощью ковки.

В качестве материала исследований был выбран высокопрочный чугун с шаровидной формой графита типа ВЧ45 химического состава: С - 2,83%; Mn - 038%; Si - 2,50%; P - 0,018%; S - 0,016%; Cr - 0,04% (механические свойства σв=450 МПа). Фактический химический состав ВЧ45, согласно ГОСТ 7293 - 85, соответствует: С - 2,7 - 3,2%; Mn - 03 - 0,7%; Si - 1,9 - 2,9%; P - не более 0,1%; S - не более 0,02%; Cr - не более 0,1% [1].

Для определения влияния пластической деформации на формоизменение графитовых включений и микротвердости перлитной основы, использовали метод симплексных решеток [2], разработанный для изучения свойств и оптимизации состава многокомпонентных смесей. Применение данного метода дает возможность получить сложную модель исследуемых зависимостей. Это особенно важно, так как линейные и квадратичные модели редко оказываются адекватными при варьировании составов смесей в широких пределах, а применение факторных планов для получения моделей третьей и более высоких степеней требует проведения слишком большого числа опытов [3].

Для исследования микроструктуры образцы разрезали пополам, по длине. Микроструктуру исследовали с помощью микроскопа МИМ-8М до травления (структуру графита) при помощи химического травления в 4-х %-ом растворе азотной кислоты HNO3 в спирте. Форму распределения графита исследовали с помощью количественной металлографии [4].

После проведения горячей пластической деформации критерием графитовых включений являлась их вытянутость, которая характеризовалась, как отношение длины частиц к их ширине. С использованием количественной металлографии строили гистограммы, устанавливающие зависимость между площадью, занимаемой частица, и их вытянутостью.

Интересными являются исследования связанные с анализом структуры деформированного чугуна после травления. Во-первых, в структуре четко наблюдается, что все графитовые включения независимо от их формы и размеров находятся в ферритной оболочке. Во-вторых, ферритная оболочка имеет практически равномерную толщину по периметру графитовых включений. Из этого следует, что графит в процессе горячей пластической деформации может испытывать значительные деформации, поскольку его частицы деформируются в ферритной оболочке, тоесть в условиях всестороннего неравномерного сжатия.

Наиболее вероятной причиной образования ферритной сетки являются диффузионные процессы, которые ускоряются под действие пластической деформации. Можно предположить, что при высоких температурах пластическая деформация создает участки повышенного скопления дислокаций, вокруг которых появляются облака Котрелла из углерода. Именно эти облака можно предположить центрами зарождения графита. При образовании облаков Котрелла графит уходит из твердого раствора аустенита, что приводит к получению при высоких температурах (ниже Ас3) к образованию феррита. Следовательно, именно благодаря горячей пластической деформации, ускоряющей диффузию углерода к местам скопления дислокаций, создаются мелкие округлые графитовые включения с ферритной оболочкой. Поскольку они образуются после деформации, то вполне естественно, что они должны иметь округлую форму, как частицы не подвергавшиеся деформации. Можно также предположить, что размеры образующихся частиц графитовой сыпи могут быть очень мелкими с размерами наночастиц графита. Возможно в данном случае ковка высокопрочного чугуна может привести к получению новых конструкционных материалов с особыми механическими и физическими свойствами.

Выводы

Предложен механизм получения наноструктур графита в процессе ковки, сущность которого заключается в том, что ковка при высоких температурах изменяет дислокационную структуру чугуна и создает условия для диффузионного перераспределения углерода по местам скопления дислокаций и образования графитовых включений различных размеров, включая включения с наноразмерами.

Литература:

•1. ГОСТ 7293 - 85

•2. Зедгенидзе, И. Г. Математическое планирование эксперимента для исследования и оптимизации свойств смесей / И.Г. Зедгенидзе. - Тбилиси. Мецниереба. - 1971. - 390 с.

•3. Должанский, Ю. М. Использование метода симплексных решеток при выборе оптимальных режимов термической обработки / Ю.М. Должанский. - Металловедение и термическая обработка металлов. - 1977 - 8 - 13 - 16 с.

•4.  Белоус М.В. Металлофизика и новейшие технологии / М.В. Белоус. - 1982 - т.4 - №3 - 87 - 90 с.

 

e-mail: tolp@dgma.donetsk.ua

 


Залиште коментар!

Дозволено використання тегів:
<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <code> <em> <i> <strike> <strong>