Розвиток наукових ocнов керування структуроутворенням в економно-легованих білих чавунах, що деформуються, для виготовлення зносостійких виробів

В розділі визначено вплив режиму проміжного відпалу на структурні зміни чавуну при подальшому деформуванні.

Для подрібнення карбідної складової запропоновано використовувати деформаційно-термічне оброблення, яке включає:

- початкову гарячу деформацію в інтервалі температур 1020....1050єС;

- післядеформаційний проміжний відпал при температурах вище Т^п_р;

- теплу деформацію при 900-950єС (з ступенем не менше 30%).

Зміна дефектності цементиту під час пластичного деформування завдяки карбідному перетворенню впливає на фазові перетворення, які відбуваються в чавунах, що містять до 2% Si.

В процесі попереднього теплового оброблення і гарячого прокатування структурні зміни в цих чавунах вписуються в закономірності, які розглянуті раніше. Однак під час післядеформаційного відпалу характер фазових та структурних змін має свої суттєві особливості.

Стабільність цементиту після деформації зменшується завдяки збільшенню дефектів кристалічної будови в його гратці. Враховуючи це, а також підвищений вміст кремнію, збільшується імовірність розвитку графітизації, яку на етапі післяливарного відпалу та гарячої деформації не спостерігали.

Після такого оброблення в ледебуриті чавунів, що вміщують ванадій, відбувається фазова реакція:

(Fe,V)₃C > Г + VC + А,

де Г-графіт.

Цементит при повному проходженні перетворення може бути зовсім відсутнім, тоді структура сплаву складається з графітних включень і дрібнодисперсних карбідів ванадію компактної форми, оточених аустенітною матрицею, або продуктами розпаду. Таку структуру можливо отримати використовуючи тривалий відпал (більш 10 годин) при температурі нижче Т^п_р.

Після повної графітизації цементиту пластичність чавуну досягає високого рівня: пластину з такого матеріалу товщиною 3,2 мм осаджували вільним куванням в плоских бойках при кімнатній температурі до товщини 1,2 мм.

Графітні частки рівноосної форми витягаються, приймають форму тонких паралельних стрижнів та пластинок, тріщини при цьому відсутні. В деформованому стані механічні властивості графітизованого чавуну мають високі показники: у_в = 980 МПа; у_т = 750 МПа; д = 5,6%; КС = 0,90 МДж/м².

Розвиток статичної рекристалізації змінює цей графітизуючий ефект докорінно. Цементит, що рекристалізується, повертає частково свою стабільність. Під час такого відпалу встигає пройти лише невелика стадія графітизації, а далі з часом вона згасає. Тоді в структурі зберігаються залишки цементиту, карбіди VC і графіт.

В шостому розділі представлені можливості практичного застосування і результати промислових та лабораторних випробувань різних технологічних схем виготовлення зносостійких деталей із деформованих білих чавунів підвищеної пластичності.

При розробленні технології виробництва сортового прокату з дактильних чавунів, що мають запропоновані в роботі склади, спочатку були проведені дослідження впливу параметрів пластичної деформації на тиск металу на валки при прокатці на лабораторному стані 220. Методом найменших квадратів побудовані математичні моделі залежності рівня тиску метала на валки при прокатці від температури і ступеня деформації, які порівнювали з показниками для сталі Ст.5. Результати досліджень свідчать про те, що рівень навантаження на валки під час прокатки чавунів не перевищує допустимий, а технологічна пластичність є достатньою для їх оброблення в промислових умовах.

Для виготовлення дослідної партії сортового прокату діаметром 24 мм із заготівок квадратного перерізу 200Ч200мм (масою 200кг) на стані 330 була розроблена технологічна інструкція. Навантаження на стан при прокатці чавуну хоча й не перевищує допустимі, але в 1,5...2 рази більше за ті, що діють при звичайній експлуатації стану. В зв'язку з цим прокатку чавунних злитків проводили в дві стадії, причому на першій стадії нижній валок першої обтискувальної клітини опустили, щоб збільшити вишину калібру.

Промислові випробування показали, що вузькою ланкою для здійснення прокатки чавунних злитків є не сама деформація, а нагрів заготівок, точніше їх перегрів, що може призвести до оплавлення і зниження деформуючої спроможності.

В роботі також розроблена і випробувана технологія прокатування чавунних злитків масою 1150 кг і 700 кг на блюмінгу (табл. 2), з подальшим деформуванням заготівок на сортових станах. Крім чавуну базового складу, який вміщує біля 1,5% ванадію та до 0,9% Cr, випробували також чавун, що додатково модифікований цирконієм та азотом. Як і передбачалося попередніми дослідженнями, виявилось, що ці домішки сприяють підвищенню деформуємості злитків. Спочатку вивчали поведінку чавунів напівпромислових плавок, та визначивши, що вони мають задовільний рівень пластичності, розробили технологію виплавки експериментального чавуну в промислових печах, а саме в електро-дугових ємкістю 30т. Виготовлені злитки були прокатані на стані «850» в умовах Іжевського металургійного заводу «Ижсталь».

Таблиця 2. Хімічний склад промислових злитків

В розділі детально описана технологічна схема, що включає режими відпалів перед деформацією, проміжні підігріви та відпали блюмів і одержаних заготівок Ш160, Ш90, Ш40, проаналізована їх макро та мікроструктура, вивчено вплив перегрівів на структурні зміни на різних етапах прокатного перероблення.

Розроблені режими деформації чавунних злитків та заготівок для виробництва поковок в промислових умовах заводу ДЗМО (зараз «Дніпротяжмаш») м. Дніпропетровськ та заводу «Дніпроспецсталь» м. Запоріжжя. З виготовлених куванням заготівок (смуги 30Ч100мм), вивчена можливість прокатування чавунного листа, товщиною 2,0...2,6 мм, яку проводили на лабораторному стані Інституту чорної металургії НАНУ. Після кування ступінь деформації чавуну складала 70%. Перед прокаткою додатково проводили відпал, який раніше використовували для промислових злитків (950єС 4...6г + 680єС 4г.). Деформацію проводили в декілька етапів, з обтискуванням в кожному проході 1...2 мм.

На початку, коли сумарний ступінь деформації не перевищував 30%, підігріви заготівок до температури 1050єС проводили після кожного проходу, а потім після кожних трьох. Витримка підігріву не перевищувала 1 години, бо в заготівках при такому ступеню деформації починають інтенсивно розвиватися процеси сфероідизації та коалесценції, що приводить до збільшення розмірів карбідних уламків. Мінімальні обтискування за один прохід складали 1,0 мм, а максимальні - 10,0 мм. Збільшення обтискування до 10,0мм в один прохід суттєво впливають на кінцеву структуру листа. Після навіть короткої витримки 0,25ч при підігріві в цементиті розвивається рекристалізація і відбувається розділення карбідів по межах, що утворились( рис. 10, а). Напроти, деформація з малими обтисканнями (1...2мм) і підігрівами до початкової температури призводе до більш інтенсивного виділення карбідів ванадію з цементиту і значно його пластифікує, при цьому відбувається не роздроблення карбідних часток, а їх розкатка у смужку. Таким чином при більших обтисканнях утворюється більш дрібна карбідна складова.

Підібрані пом'якшувальні режими післядеформаційного відпалу дозволили сформувати з чавунного листа трубну заготівку Ш25мм в круглих штампах з швидкістю 20...200мм/с при 630єС

В розділі представлені результати експериментів виготовлення з деформованого чавуну трубних заготівок. 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 Ш90мм. Діаметр контейнера складав 85мм, матриці 42мм, голки-28 мм, коефіцієнт витяжки м = 6,57мм. Деформували при температурах 850, 900, 950, 1000 і 1050єС з швидкостями 70 і 350 мм/с. При кожному режимі пресування одержано не менше 2 труб.

Досліджено тенденції зміни середніх тисків пресування при різних режимах та їх відповідність характеру структурних перетворень експериментального чавуну в залежності від параметрів деформування. Оптимальними умовами пресування визначено низьку швидкість пресування (70 мм/с), максимальну температуру 1050єС і застосування при цьому індукційного нагріву. Прошивання чавунної заготівки найбільш оптимальним є в інтервалі температур 900...950єС, бо підвищення температури при цій схемі навантаження викликає стрімке збільшення розмірів карбідів і навіть їх оплавлення.

В роботі детально досліджено вплив термічного оброблення на структуру та експлуатаційні властивості виробів із деформованого чавуну, в тому числі режимів післядеформаційних відпалів, гартувань та відпускань. При твердості 66…67,5 HRC міцність (у _изг ) досягає 1530 МПа.

Розроблено технологічні схеми виготовлення валків холодної прокатки і розкатних роликів з чавунного сортового прокату та пальців траків тракторів. Виготовлені валки пройшли випробування в якості перших опірних верхніх та нижніх 20-ти валкового промислового стану «160». Всі валки показали стійкість до переточки в 3-4 рази вищу, ніж стійкість тих, що традиційно використовуються із сталі 9ХШ. Стрічка зі сталі 12Х18Н9, що прокатана в чавунних валках, мала кращу поверхню. Після переточки стійкість валків не зменшувалась.

В розділі сформульовані вимоги до структури гусеничних пальців з деформованого чавуну, вивчені механічні властивості у відпаленому та загартованому стані.

Виготовлені з чавунних прутків пальці піддавали поверхневому гартуванню з нагріву СВЧ в умовах Харківського тракторного заводу, де проведені стендові випробування шарнірів гусениці, а також на стенді «ИГ-2В» Одеського філіалу НАТИ. Зносостійкість пальців підвищується в 8...9 разів, в порівнянні з стальними, що використовуються.

ВИСНОВКИ

У дисертації приведено теоретичне узагальнення і нове рішення науково-технічної проблеми визначення закономірностей структуроутворення з урахуванням карбідних перетворень в білих економнолегованих чавунах, на основі яких здійснено керування властивостями та розроблення оптимальних складів і способів використання нового класу чавунів з підвищеною пластичністю для виготовлення більш зносостійких деталей металургійного та машинобудівного устаткування за допомогою деформаційного перероблення на існуючому промисловому обладнанні

1. Аналіз науково-технічної інформації, присвячений існуючим уявленням про можливість, благотворну дію на властивості та труднощі здійснення на практиці обробки тиском білих чавунів, показав, що дослідження закономірностей впливу легування на структурні та фазові зміни, на процеси зміцнення і знеміцнення, що відбуваються під час високотемпературного відпалу та гарячого деформування при різних способах навантаження, температурах та швидкостях, а також розроблення оптимальних складів економнолегованих чавунів та способів застосування деформаційного перероблення для виготовлення деталей підвищеної експлуатаційної стійкості є актуальною науково-технічною проблемою.

2. Визначено вплив легуючих елементів хрому, молібдену, вольфраму та ванадію на формування структури в білих доевтектичних чавунах, починаючи з переходу в твердий стан та під час високотемпературної дії. Показано, що:

- легування хромом і ванадієм, що мають подібний вплив на механізм і послідовність фазових перетворень при кристалізації, призводе до появи евтектико-перитектичної реакції, а в твердому стані під час відпалу пересичення ванадієм викликає утворення в цементиті більш стійких карбідів, а дія хрому обмежується тільки стадіями попередвиділення. В хромистих чавунах з незавершеною евтектико-перитектичною реакцією високотемпературні відпали приводять до перекристалізації карбіду М₇С₃ в цементит, при цьому збільшується загальний обсяг карбідної складової, що викликає зниження пластичності та ударної стійкості;

- легування молібденом і вольфрамом сприяє роздільній кристалізації евтектичних фаз та утворенню карбідної мережі конгломератних структур. В системі Fe-C-Mo тільки в потрійній евтектиці спостерігаються поодинокі випадки реакції (Fe,Mo)₃C> Mo₂C+ Fe₃C+ аустеніт. В системі Fe-C-W при перетворенню в легованому цементиті утворюється карбід WC, специфікою якого є анізотропний і уповільнений характер зросту;

- встановлено, що мінімальна концентрація ванадію в карбіді заліза, яка викликає його розпад на карбіди ванадію та аустеніт, коливається в межах 2,2…3,2%, відповідає його вмісту в чавуні 1,2…1,5%мас. при 2,5… 3,0%С та залежить від режимів термодеформаційного оброблення;

- встановлено особливості впливу модифікування та додаткового легування на структуроутворення та пластичність ванадійвміщуючих чавунів. Визначено доцільним для підвищення пластичності модифікування цирконієм та ітрієм, а також для підвищення прогартовуваності додаткове легування молібденом і вольфрамом до 1,0…1,5%.

3. Визначено закономірності впливу легування та структурних особливостей на поведінку білих чавунів в процесі деформування при гарячому крутінні, стисканні, прокатці, куванні, прошиванні при різних температурах та швидкостях.

Легування молібденом і вольфрамом в кількості 2,2…4%, що сприяє утворенню конгломератної структури, викликає зниження рівня пластичності чавуну, не зважаючи на можливість в цементиті карбідних перетворень. Розвинення цих перетворень під час деформування не спостерігається, що пояснюється уповільненістю та анізотропним характером зросту карбіду WC, який лімітується дифузією атомів вольфраму.

4. Встановлено закономірності зміцнення та знеміцнення ледебуритних чавунів та вплив на ці процеси карбідних перетворень.

Карбідне перетворення в цементиті сприяє підвищенню пластичності за двома одночасно діючими механізмами: розділення карбідів по міжфазних і субзерених межах, що утворюються, та посилення метастабільності карбіду за рахунок змін в тонкій структурі, які викликають його перехід в більш стабільний стан за рахунок розвинення самого перетворення, що запропоновано називати для відокремлення «дактилюванням». При дактилюванні спостерігається пластична течія цементиту і формування волокнистої структури.

5. Визначено, що під час прокатки в аустеніті чавунів, незалежно від легування, розвивається динамічна рекристалізація. Визначені оптимальні режими попереднього оброблення ванадійвміщуючих чавунів, що при нагріванні під оброблення тиском сприяють здрібнюванню аустенітного зерна та підвищенню пластичності.

6. В деформованому карбіді (Fe,V)₃C розвивається статична рекристалізація при температурі не нижче за 950°С. Причому, обов'язково існує інкубаційний інтервал від 15 до160 хвилин, залежно від ступеню деформування та температури відпалу. Після деякого рекристалізаційного знеміцнення знову спостерігається зміцнення за рахунок виділення дисперсних карбідів ванадію. В чавунах з підвищеним вмістом кремнію до 2% після деформування при дорекристалізаційних температурах легований ванадієм цементит розпадається на графіт та дисперсні карбіди ванадію, що зміцнюють сплав, а при температурах вищих за Т^р_п відбувається рекристалізація цементиту, а утворення графіту гальмується.

6. Розроблені оптимальні склади білих чавунів з підвищеною пластичністю (в 2…2,5рази), які вміщують в сумі 1,9…2,5% легуючих елементів, і випробувані на машинобудівних і металургійних підприємствах в промислових умовах технології виробництва сортового прокату і поковок із деформованого чавуну, проведено пресування труб і прошивання на гільзи чавунного сортового прокату , а також в лабораторних умовах випробувана прокатка листа до товщини 2 мм (Акт від 24.10.06, № Д/536, Держ. Підпр. «Дніпропетровський завод прецизійних труб»; Акт від 17.08.94, завод «Дніпроспецсталь»; Акт від 16.04.90, «Дніпротяжмаш» і від 16.07.84, завод «ДЗМО»; Акт від 11.07.90, Інститут чорної металургії НАНУ).

7. Розробленно режими проміжних відпалів, застосування яких дозволяє керувати структурою і властивостями білих чавунів. Формування зереної структури в цементиті в процесі рекристалізаційного відпалу після деформування сприяє його подрібненню при подальшій обробці тиском при температурах нижчих за рекристалізаційну, коли ефект дактилювання майже не діє. Завдяки цьому підвищується пластичність та зносостійкість виробів в 2…4 рази.

8. Розроблено режими, термічного оброблення виробів з деформованого чавуну, що включають гартування з нагріву токами високої частоти, які забезпечують підвищення зносостійкості в 1,7…4 рази в порівнянні з тими сталями, що використовують для валків холодної прокатки, більш як в 6 разів для пальців траків гусеничних машин і дозволяють замінити чавуном дорогокоштуючий сплав, який використовують для розкатних роликів. (Акт від 05.11.87, завод «Ижсталь»; Акт від 24.08.89, завод «Электросталь»; Акт від 12.12.88, Дніпропетровський металургійний інститут; Довідка від 16.07.93, завод «Більшовик»).

9. Наукові результати використовуються в учбовому процесі на кафедрі матеріалознавства ім. Ю.М. Тарана - Жовніра Національної металургійної академії України при вдосконаленні курсів лекцій учбових дисциплін «Металознавство», «Матеріалознавство», «Леговані чавуни», а також при виконанні студентами лабораторних, практичних і дипломних робіт (Довідка від 26.02.09).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ ВИКЛАДЕНО У РОБОТАХ

1. Миронова Т. М. Структура и свойства деформируемых чугунов / Т.М.Миронова, В.З. Куцова. - Днепропетровск: Дриант, 2009. -190 с.

2. Рябчий М. М. Черная металургия: справочник специалиста / М. М. Рябчий, В. Ф.Балакин, Т. М.Миронова. - Днепропетровск: ИМА-пресс, 2008. - 371 с.

3. Миронова Т. М. Использование модифицирования и дополнительного легирования для повышения пластичности деформируемых белых чугунов / Т. М. Миронова, В. З. Куцова // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2009. - № 4. -С. 72-85.

4. Миронова Т. М. Влияние пластической деформации на изменение структуры и свойств эвтектического цементита в процессе отжига чугунов, легированных ванадием / Т. М. Миронова // Теория и практика металлургии. - 2009. - № 1-2. - С. 170-175.

5. Миронова Т.М. Формирование структуры и свойств при графитизации легированного ванадием цементита в деформируемых белых чугунах / Т. М. Миронова // Строительство, материаловедение, машиностроение: сб. научн. тр. - вып.50. - Днепропетровск, ПГАСиА. - 2009. - С. 79-85.

6. Миронова Т.М. Изучение влияния модифицирования и дополнительного легирования на структурообразование в деформируемых белых чугунах / Т. М. Миронова // Строительство, материаловедение, машиностроение: сб. научн. тр. - вып.48. - Днепропетровск, ПГАСиА.- 2009. С. 223-231

7. Миронова Т.М. Управление формированием структуры в белых ледебуритных чугунах на различных этапах деформационного передела / Т.М. Миронова, М. М. Рябчий // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2008. - №4. - С. 79-81.

8. МироноваТ.М. Поведение белых ледебуритных чугунов, легированных ванадием, при многократной горячей деформации / Т. М. Миронова // Строительство, материаловедение, машиностроение: сб. научн. тр. - вып.45, ч.4. - Днепропетровск, ПГАСиА. - 2008.- С. 88-93.

9. Миронова Т. М. Влияние горячей деформации на поведение железоуглеродистых сплавов ледебуритного класса, легированных карбидообразующими элементами / Т. М. Миронова // Теория и практика металлургии. - 2008. - № 2. - С.46-52.

10. Миронова Т. М. Формирование структуры в белых чугунах, легированных Сг и V, при затвердевании и термической обработке / Т. М. Миронова // МТОМ. - 2007. - № 2. - С. 19-29.

11. Миронова Т. М. Изучение возможности получения листового проката из деформируемого белого чугуна / Т. М. Миронова // Строительство, материаловедение, машиностроение: сб. научн. тр. вып.41, ч.2. - Днепропетровск, ПГАСиА. - 2007. - С. 134-143.

12. Миронова Т. М. Особенности фазовых превращений при тепловом воздействии в эвтектике на базе легированного цементита в сплавах Fe-C-карбидообразующий элемент / Т. М. Миронова // МТОМ. - 2007. - № 3, ч.2. - С. 24-33.

13. Миронова Т. М. Изменение литой структуры белых чугунов с помощью тепловой обработки и деформации / Т. М. Миронова // Металлургия и машиностроение: международный научно-технический журнал. - Москва, 2007. - № 1. - С. 30-31.

14. Пирогова Е. В. Анализ основных параметров горячей деформации высокоуглеродистых сплавов / Е. В. Пирогова, Т. М. Миронова, П.Ф. Нижниковская // Термомеханическая обработка металлических материалов: сб. научн. тр. - Москва: МИСИС, 1994. - С. 20-21.

15. Nichnicovskaya P.F. Carbide Transformations Eutectic Cementite During The Hot Working of Chromium Vanadium Alloid White Irons / P.F. Nichnicovskaya, T.M. Mironova, Ju .N. Taran, E. V. Pirogova, R. F. Decker // The Minerals & Metals Society. - Pittsburg, 1993. - Р. 51.

16. Влияние деформации и отжига на структуру эвтектического цементита / Ю. Н. Таран, П. Ф. Нижниковская, Е. В. Пирогова, Т. М. Миронова, А. А. Бурбелко // Известия ВУЗов. ЧМ. - Москва, - 1991. - № 3. - С. 76-78.

17. Таран Ю.Н. Деформация и рекристаллизация цементита в чугунах, легированных ванадием / Ю. Н. Таран, Е.В. Пирогова, Т. М. Миронова // Проблемы металлургического производства: республиканский межведомственный научно-техн. сб. - вып. 101.- К.: Техника, 1990. - С. 26-29.

18. Деформируемые экономнолегированные белые чугуны. / Ю. Н. Таран, П.Ф. Нижниковская, О. Р. Даничек, Т. М. Миронова, М. А. Лойферман, С. И. Белорусов, Г. Ф. Демченко, Д. Д. Хижняк // МиТОМ, - Москва, - 1989.- № 5. - C. 35-43.

19. Пирогова Е.В. Структурные изменения в цементите белых чугунов при горячей пластической деформации / Е. В. Пирогова, Т. М. Миронова, П.Ф. Нижниковская // Строение и механические свойства металлических материалов: сб. научн. тр. - ЛДНТП. - Ленинград, 1990. - С. 85-87.

20. Миронова Т.М. Графитизация и карбидные превращения в ванадийсодержащих чугунах / Т.М. Миронова, А.А. Бурбелко, Е.В. Папахова // Металлургия и коксохимия: республиканский межведомственный научно-техн. сб. - вып. 92.-К., -1987. - С. 95-98.

21. Получение мелющих тел путем прокатки литых чугунных заготовок на шаропрокатном стане // Ю. Н. Таран, Д. В. Пудиков, Т. М. Миронова, П. Ф. Нижниковская, Л. М. Снаговский // Сталь. - 1984. - № 4. - С. 48-49.

22. Прокатка слитков из белого чугуна на блюминге 850 // П.Ф. Нижниковская, Л. М. Снаговский, Т. М. Миронова, Ю. Н. Таран, Г. Ф. Демченко, К.К. Жданович, М. А. Лойферман // Черная металургія: БНТИ. - 1984. - №. 10. - С. 51-52.

23. Пат. 2041267 Российская федерация, МПК Cl 6 C 21 D 5/04, C 22 C 37/10. Способ производства белого деформируемого чугуна / Нижниковская П.Ф. , Снаговский Л.М., Таран Ю.Н., Миронова Т.М.,Лойферман М.А.. Жданович К.К., Демченко Г.Ф. - № 4891195/02; заявл. 26.12.90; опубл. 10.08.95, Бюл. №22 .

24. Pat. 5.288.346, USA,Intl. С1:С21D 5/04, C21D 8/00. Process for producing deformable white castiron/ Nizhnikovskaja P., Taran Y., Mironova T. - Pub . 22.02.94.

25. А.с. 1256416 СССР, МКИ: С21Д 5/04, С22С 37/06. Способ обработки белого чугуна / П.Ф. Нижниковская, Л.М. Снаговский, Таран, Т.М. Миронова, П.Т. Савченко, Б.В. Станиловский, К.К. Жданович, Г.Ф. Демченко, С.И. Белорусов (СССР); - №3694294/22-02; заявл. 18.01.84; опубл. 08.05.86, Бюл. № 33.

26. А.с. 1296624 СССР, МКИ: С22С 37/06. Чугун / Ю.Н. Таран, М.Е. Рябчий, Л.М. Снаговский, Э.Я. Василев, П.Ф. Нижниковская, Т.М. Миронова, В.М. Снаговский, Д.В. Пудиков, Б.В. Станиловский, А.И. Ярмоленко, А.Л. Кременчугский, В.Ф. Карпенко (СССР); заявитель Днепропетровский металлургический институт. - № 3881220; заявл. 09.04.85; опубл. 15.03.87, Бюл. № 10.

27. А.с. 1296623 СССР, МКИ : С22С 37/06. Чугун / Ю.Н. Таран, М.Е. Рябчий, Л.М. Снаговский, Э.Я. Василев, П.Ф. Нижниковская, Т.М. Миронова, В.М. Снаговский, Д.В. Пудиков, Б.В. Станиловский, А.И. Ярмоленко, А.Л. Кременчугский, В.Ф. Карпенко (СССР); заявитель Днепропетровский металлургический институт Приоритет. - № 3881219; заявл. 09.04.85; опубл. 15.03.87, Бюл. № 10.

28. А.с. 1312116 СССР, МКИ: С22С 37/06. Чугун / Ю.Н. Таран, М.Е. Рябчий, Л.М. Снаговский, Э.Я. Василев, П.Ф. Нижниковская, Т.М. Миронова, В.М. Снаговский, Д.В. Пудиков, Б.В. Станиловский, А.И. Ярмоленко, А.Л. Кременчугский, В.Ф. Карпенко (СССР); заявитель Днепропетровский металлургический институт. - № 387863; заявл. 09.04.85; опубл. 23.05.87, Бюл. № 19.

29. Белые деформируемые чугуны / Ю.Н. Таран, П.Ф. Нижниковская, Т.М. Миронова, О. Р. Даничек, А И. Савич, М. А. Лойферман, С. И. Белорусов, Г. Ф. Демченко, Д. Д. Хижняк // Проблемы металлургического производства: республиканский межведомственный научно-техн. сб. - вып. 101. - К.: Техника, 1990. - С. 3-11.

30. Миронова Т.М. Влияние карбидного превращения на графитизацию цементита в белых чугунах при тепловой и деформационной обработке / Т.М. Миронова, И.О. Семенова // Стратегия качества в промышленности и образовании: сб. материалов ІІ междунар. научно-техн. конф. - Днепропетровск-Варна, 2006. - С. 301-302.

31. Миронова Т. М. Применение белых деформированных чугунов в металлургии и машиностроении / Т.М. Миронова, И. О. Семенова, И. А. Выскребец // Стратегия качества в промышленности и образовании: сб. материалов ІІ междунар. научно-техн. конф. - Днепропетровск-Варна, 2006. - С. 306-308.

32. Миронова Т. М. Влияние структурных и фазовых превращений на свойства эвтектических карбидов в белых чугунах / Т. М. Миронова, И. О. Семенова // «Эвтектика VI. Научные труды: материалы междунар. конф. - Запорожье, 2003. - С. 195-198.

33. Нижниковская П. Ф. Структурообразование в цементите при горячей прокатке и отжиге чугунов / П. Ф. Нижниковская, Е. В. Пирогова, Т. М. Миронова // Текстуры и рекристаллизация в металлах и сплавах: тез. докл. VI Всесоюзной конференции. - Москва, 1991. - 103 с.

34. Деформируемые чугуны - новый материал для изготовления прокатных валков / П. Ф. Нижниковская,Т. М. Миронова,О. Р. Даничек, В. А. Большакова // Новые материалы и ресурсосберегающие технологии термической и химико-термической обработок деталей машин и инструмента: тезисы докл. всесоюзной научно-техн. конф., Москва,1989.- С.60.

35. Миронова Т.М. Упрочнение и разупрочнение эвтектического цементита при горячей деформации и отжиге / Т.М. Миронова, Е.В. Пирогова // Структура и свойства материалов: сб. материалов научн конф. - Новокузнецк, 1988. - С. 173-174.

36. Бурбелко А.А. Структурные изменения при отжиге деформированного ледебуритного чугуна / А.А. Бурбелко, Т.М. Миронова, С.И. Белорусов // Закономерности формирования структуры сплавов эвтектического типа: тезисы докл. 3-й всесоюзной научн. конф. - Днепропетровск, 1986. - С. 94-96.

37. Перспективы производства сортового проката из белых низколегированных чугунов. / Т. М. Миронова, П. Ф. Нижниковская, М. А. Лойферман, Г. Ф. Демченко // Закономерности формирования структуры сплавов эвтектического типа: тезисы докладов 3-й всесоюзной научн. конф. - Днепропетровск, 1986. - С. 254-255.

38. Отрощенко В. Е. Чугуны, вы мои чугуны / В. Е. Отрощенко, Т. М. Миронова // Металл. Бюллетень. Украина. - 2007. - №3 (117). - С. 100-110.

АНОТАЦІЯ

Миронова Т.М. Розвиток наукових ocнов керування структуроутворенням в економно легованих білих чавунах, що деформуються, для виготовлення зносостійких виробів - Рукопис.

Дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за фахом 05.16.0 1 - Металознавство та термічна обробка металів. - Національна металургійна академія України, Дніпропетровськ, 2010.

Дисертація присвячена розвитку наукових основ керування структуроутворенням в білих економно-легованих чавунах для розробки оптимальних складів та способів їх використання в технології деформаційного перероблення на існуючому промисловому обладнанні для виготовлення деталей металургійного та машинобудівного устаткування підвищеної експлуатаційної стійкості. Обробка тиском дозволяє суттєво покращити механічні властивості білих чавунів та надає нові можливості їх використання в якості як інструментальних, так і конструкційних матеріалів.

В роботі узагальнено вплив хрому, молібдену, вольфраму та ванадію на формування структури в ледебуритних чавунах. Визначено закономірності фазових переходів в легованому цементиті. Встановлено вплив карбідних перетворень на пластичність, процеси зміцнення та знеміцнення під час деформування при різних способах навантаження та відпалів після обробки тиском.

Розроблені технології виробництва сортового прокату и поковок із деформованого чавуну, проведено пресування труб і прошивання на гільзи чавунного сортопрокату, випробувана прокатка листа з білого чавуна до товщини 2мм.

Розроблені склади білих економнолегованих чавунів, які піддаються обробці тиском, сумарний вміст легуючих елементів не перевищує 2….2,5% при вмісті вуглецю 2,7…3,2%, а також режими відпалів та термічної обробки, які забезпечують підвищення зносостійкості валків холодної прокатки з деформованого чавуну в 1,7…4 рази, а також дозволяють замінити чавуном дорогокоштуючий сплав для розкатних роликів.

Ключові слова: білий чавун, карбідні перетворення, економне легування, відпал, підвищення пластичності, обробка тиском, термічна обробка, зносостійкість.

АННОТАЦИЯ

Миронова Т.М. Развитие научных ocнов управления структурообразованием в экономнолегированных деформируемых белых чугунах для изготовления износостойких изделий - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.16.01 - Металловедение и термическая обработка металлов. - Национальная металлургическая академия Украины, Днепропетровск, 2010.

Диссертация посвящена изучению закономерностей фазовых превращений и развитию научных основ управления структурообразованием в белых экономнолегированных чугунах для разработки оптимальных составов и способов их использования в технологии деформационного передела на существующем промышленном оборудовании для изготовления деталей металлургического и машиностроительного оснащения повышенной эксплуатационной стойкости.

Результаты исследований, представленные в настоящей работе, позволили определить различные механизмы влияния легирования карбидообразующими элементами хромом, молибденом, вольфрамом и ванадием на формирование структуры в процессе затвердевания и при тепловом воздействии. Установлены закономерности структурных изменений в эвтектических карбидах белых чугунов, охватывающие не только непосредственно фазовые переходы, но и стимулируемые этими превращениями процессы упрочнения и разупрочнения, как при горячем деформировании, так и при нагреве после обработки давлением. С помощью фазовых превращений, протекающих в карбидных фазах не только в процессе тепловой обработки, но, главным образом, непосредственно в процессе самой пластической деформации удалось существенно повысить пластичность белых чугунов.

Изучены особенности поведения белых легированных ледебуритных чугунов, в процессе пластической деформации. Установлено, что для белых чугунов, содержащих 25...30% эвтектического цемента, в котором происходят карбидные превращения, пластичность повышается почти в 2 раза даже при увеличении скорости деформирования и содержания легирующего элемента, несмотря на повышение общего уровня сопротивления деформации.

В работе установлены закономерности взаимодействия фазовых превращений и процессов разупрочнения в деформированном эвтектическом цементите в процессе отжига: при деформации образуются более устойчивые карбиды, а во время отжига после деформации более стабильное состояние наступает в первую очередь за счет статической рекристаллизации цементита. Полученный результат был использован при разработке режима промежуточного отжига, в процессе которого в цементите образуются новые границы зерен, по которым происходит его разделение при следующем деформировании.

Определены оптимальные температуры горячей обработки давлением белых чугунов. Разработаны режимы промежуточных отжигов, которые обеспечивают успешную теплую (при 650°С) деформацию, необходимую при волочении, правке и формовке изделий.

Разработаны составы белых экономно легированных деформируемых чугунов, снижено суммарное содержание легирующих элементов до 2,0-2,5%. Рекомендовано модифицирование иттрием, цирконием и азотом с целью измельчения карбидного зерна и увеличения объемной доли эвтектики на базе карбида ванадия.

Научно обоснованы и проверены на практике основы создания нового класса графитизируемых (ковких) чугунов, структура и свойства которых формируются в процессе отжига за счет распада легированного цементита на графит и более стойкие карбиды, благодаря предварительной деформационной обработке.

Разработаны технология производства поковок и сортового проката из белых деформируемых чугунов, установлены оптимальные температурно-временные параметры прокатки и определены режимы промежуточных отжигов и подогревов при изготовлении сортового проката из чугунных слитков весом 1150 и 700 кг, Определены допустимые температурно-скоростные параметры прессования труб и прошивки гильз из деформированной чугунной заготовки , проведена прокатка чугунного листа толщиной до 2,0 мм и испытана его способность к формовке трубной заготовки.

Разработаны технологические схемы изготовления изделий повышенной стойкости: валков холодной прокатки, пальцев траков гусеничных тракторов и роликов, которые применяются при раскатке электроискрового покрытия на внутренней поверхности труб. Благодаря разработанным индивидуальным режимам термической обработки стойкость этих деталей увеличилась не менее чем в 2,5...4 раза по сравнению с использовуемыми.

Ключевые слова: белый чугун, карбидные превращения, экономное легирование, отжиг, повышение пластичности, обработка давлением, термическая обработка, износостойкость.

SUMMARY

Myronova T.M. Development of a scientific basis for structure formation control in deformable sparingly alloyed white cast iron for wear-resistant parts production - Handwriting.

Thesis work to earn an academic degree Doctor of Engineering in 05.16.01 - Physical metallurgy and thermal treatment of metals - National Metallurgical Academy of Ukraine, Dnipropetrovsk, 2010.

This thesis work is dedicated to broadening the scientific basis for structure formation control in deformable sparingly alloyed white cast iron to develop optimal chemical compositions and methods of using white cast iron for strain processing technology applied in existing industrial environment, which is aimed at facilitating production of metallurgical equipment components and machine building equipment components with increased service durability. Chipless shaping allows to significantly improve mechanical properties of white cast iron and provides new opportunities to apply it as either instrumental, or construction material.

This work features a summary of how chrome, molybdenum, tungsten, and vanadium influence the structure formation in ledeburite cast iron. Phase transition regularities in alloyed cementite. The influence of carbide transformations on ductility, hardening and softening processes during deformation when applying different straining methods, as well as the influence of annealing following chipless shaping was determined.

Production technologies for bar iron and deformable cast iron forgings were developed, tube extrusion and cast iron section rolling broaching were performed, cast iron sheet rolling to 2 mm thickness was probed.

Compositions of sparingly alloyed white cast iron subject to chipless shaping with total content of alloying ingredients not exceeding 2-2.5%, content of carbon being 2.7-3.2% were developed. Also annealing cycles and thermal treatment schedules to increase by factor of 2.5-4 wear-resistance of forming rolls made of deformable cast iron and used in cold rolling were developed. This also allows replacing an expensive alloy used for production of distributing rollers with cast iron.

Key terms: white cast iron, carbide transformations, lean alloying, annealing, improving ductility, chipless shaping, thermal treatment, wear-resistance.

Размещено на Allbest.ru