Теоретичні та технологічні основи отримання виливків зі спеціальними властивостями з половинчастих і білих чавунів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національна металургійна академія України

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук

05.16.04 - Ливарне виробництво

Теоретичні та технологічні основи отримання виливків зі спеціальними властивостями з половинчастих і білих чавунів

Матвєєва Марина Олегівна

Дніпропетровськ - 2011

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Національній металургійній академії України Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України, м. Дніпропетровськ.

Науковий консультант: доктор технічних наук, професор Шаповалова Оксана Михайлівна, Дніпропетровський державний університет, завідувач науково-дослідною лабораторією нових матеріалів і технологій фізико-технічного інституту, м. Дніпропетровськ

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, старший науковий співробітник Бубликов Валентин Борисович, Фізико-технологічний інститут металів і сплавів НАН України, завідувач відділу високоміцних і спеціальних чавунів, м. Київ

доктор технічних наук, професор Луньов Валентин Васильович, Запорізький національний технічний університет, завідувач кафедри "Машини і технологія ливарного виробництва", м. Запоріжжя

доктор технічних наук, професор Могилатенко Володимир Геннадійович, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут", завідувач кафедри ливарного виробництва чорних і кольорових металів, м. Київ

Вчений секретар спеціалізованої ради Д 08.084.02 А.М. Должанський

Анотація

легування ливарня технологічний

Матвєєва М.О. Теоретичні та технологічні основи отримання виливків зі спеціальними властивостями з половинчастих і білих чавунів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.16.04 - ливарне виробництво. - Національна металургійна академія України, Дніпропетровськ, 2011.

Дисертацію присвячено розробці теоретичних та технологічних основ процесів лиття із застосуванням перспективних способів легування та модифікування білих і половинчастих чавунів з метою отримання необхідного комплексу ливарних, механічних і спеціальних властивостей виливків та розширення їх використання у промисловості.

Встановлений спадковий зв'язок між структурою шихтових матеріалів, температурою нагріву розплаву у рідкому стані та кількісно-морфологічними характеристиками структурних складових чавуну виливків. Також визначено вплив титану на змінення мікроструктури і властивостей литих виробів, які отримані на основі базової шихти, що має різну структурну спадковість.

Визначені оптимальні межі вмісту хрому і титану в чавунах, які дозволили підвищити комплекс властивостей виливків, що працюють у кислому середовищі при температурах 700 - 800 С та помірному зносі.

Розроблено та впроваджено технологічні процеси виробництва оснащення при литті за витоплюваними моделями (опоки для прожарювання, короби, плити) із застосуванням легування алюмінієм і комплексного модифікування Ce, SiC, TiCN. За рахунок змінення механізму руйнування, експериментальні виливки мають експлуатаційну стійкість не нижчу за стійкість опок з високолегованих хромонікелевих сталей.

Ключові слова: лиття, чавун, виливок, легування, модифікування, зносостійкість, корозійна стійкість, жаростійкість, структура, властивість.

Аннотация

Матвеева М.О. Теоретические и технологические основы получения отливок со специальными свойствами из белых и половинчатых чугунов. - Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени доктора технических наук по специальности 05.16.04 - литейное производство. - Национальная металлургическая академия Украины, Днепропетровск, 2011.

Диссертация посвящена разработке теоретических и технологических основ процессов литья с применением перспективных способов легирования и модифицирования белых и половинчатых чугунов с целью получения необходимого комплекса литейных, механических и специальных свойств отливок, а также расширить их использование в промышленности.

Установлена наследственная связь между структурой шихтовых материалов, температурой нагрева расплава в жидком состоянии и количественно-морфологическими характеристиками структурных составляющих чугунов отливок.

Проведение плавки при температурах нагрева 1350…1450 ⁰С с применением базового серого или белого чугуна способствует формированию в отливках структуры, сохраняющей наследственность шихты, соответственно серого или белого чугуна.

Установлены концентрационные интервалы содержания хрома, которые отличаются формированием разной первичной структуры при охлаждении отливок, что оказывало соответствующее влияние на комплекс их свойств. Полученные результаты позволили рекомендовать рациональное количество хрома в половинчатых и белых чугуна для разных условий эксплуатации литих изделий.

Поляризационные кривые, построенные для экспериментальных сплавов, позволили определить коррозионное поведение низкохромистых чугунов (количество хрома до первого порога пассивности) в кислой и нейтральной среде, а также обнаружить явление перепассивации в чугунах с содержанием хрома 0,47…5,30 %. Установлена повышенная коррозионная стойкость половинчатого низкохромистого чугуна в кислой среде (5%-ной серной кислоте), а также белого низкохромистого чугуна - в нейтральной среде (3%-ном растворе NaCl).

Определено влияние титана на изменение микроструктуры и свойств отливок, полученных на основе базовой шихты с разной структурной наследственностью, что дало возможность регулировать специальные свойства литых изделий за счет различных легирующего и модифицирующего эффектов при вводе титана в расплав на основе базовой шихты со структурой серого или белого чугунов.

Установлены различия в закономерностях влияния индивидуального и комплексного легирования хромом и (или) титаном на структуру и свойства отливок из белых чугунов. Совместное легирование хромом и титаном значительно повышало эвтектичность чугунов, при этом увеличение содержания титана до ~ 0,2 % способствовало получению однородной структуры, повышению микротвердости всех структурных составляющих и стабилизации свойств отливок. Определено оптимальное содержание хрома и титана в чугунах для отливок, которые работают в кислой среде при температурах 700 - 800 ⁰С и умеренном износе.

Установлены особенности формирования макрогетерогенной структуры в процессе кристаллизации половинчатых чугунов, легированных алюминием и модифицированных Се, TiCN (размером 5-10 мкм), SiC (размером 1-25 мкм) как индивидуально, так и в комплексе. Алюминий способствовал изменению фазового состава чугуна, а дополнительное модифицирование ферроцерием и дисперсными порошками SiC и TiCN не оказывало существенного влияния на состав фаз и структурных составляющих, но приводило к изменению их распределения и количества.

Разработаны и внедрены технологические процессы производства оснастки при литье по выплавляемым моделям (опоки для прокаливания, короба, плиты) с применением легирования алюминием и комплексного модифицирования Ce, SiC, TiCN. За счет изменения механизма разрушения, эксплуатационная стойкость экспериментальных отливок не ниже стойкости аналогичных литых изделий из высоколегированных хромоникелевых сталей.

Ключевые слова: литье, чугун, отливка, легирование, модифицирование, износостойкость, коррозионная стойкость, жаростойкость, структура, свойства.

Summary

Matvieieva M.O. Theoretical and technological base of mottled and white cast iron articles having special properties. - Manuscript.

Dissertation on the competition of doctor graduate degree of engineering sciences on speciality 05.16.04 - foundry. - National metallurgical academy of Ukraine, Dnepropetrovsk, 2011.

The dissertation is devoted to developing of theoretical and technological base of casting technique including modern alloying methods and structure modifying of mottle and white iron to create necessary cast, mechanical and especial properties for wide application them in industry.

It was established chance connection between furnace feed structure, melt temperature and quantitative-morphologic properties of foundry iron structure. Also it was find out titanium influence to microstructure and properties of cast productions which are made of base furnace feed having various inheritance.

It was found out optimum of chromium and titanium cast composition which let elevate cast properties for articles using for acid and high temperatures (700 - 800 С) environment.

It was developed and applied in industry technology of casting equipment manufacturing (molding box for burning, boxes, plate slabs) with aluminum and complex alloying by Ce, SiC, TiCN. Because of fraction control changing it was improved using properties up to high alloyed Cr-Ni steels.

Key words: casting, cast iron, cast article, alloying, modification, wear-resistance, corrosion resistance, heat-resistance, structure, properties.

1. Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Чавун - один з основних сучасних конструкційних ливарних матеріалів. Змінюючи хімічний склад розплаву, умови його твердіння та охолодження, можливо докорінно і комплексно змінювати експлуатаційні властивості виливків, у тому числі, рівень таких властивостей як зносостійкість, жаростійкість і корозійна стійкість за умови збереження необхідних ливарних, механічних і фізичних параметрів.

У виробництві виливків зі спеціальних білих і половинчастих чавунів потрібний рівень їх фізико-механічних властивостей досягають легуванням значною кількістю дефіцитних елементів, що також дорого коштують (нікель, ванадій, хром, молібден та інші). При цьому, сукупний вміст легуючих у сплаві може сягати 30 % за масою. Але не зважаючи на це, виливки з цих чавунів потребують спеціальної теплової обробки, характеризуються незадовільною механічною оброблюваністю, схильні до утворення щілин і усадкової пористості. Крім того, самі сплави мають низькі ливарні властивості, що виключає їх широке застосування.

Значний вміст легуючих компонентів великої вартості імпортного виробництва у чавунах спеціального призначення різко скорочує конкуренто-спроможність таких виливків. Тому для легування та модифікування чавунів перевагу повинне мати використання матеріалів вітчизняного виробництва або недефіцитних, відносно дешевих матеріалів імпортного виробництва.

У теперішній час більш 40 % від загального обсягу виробництва чавунних виливків не задовольняє сучасним вимогам через скорочення використання ливарних доменних чавунів та їх заміни переробними, а також зростанням у шихті частки сталевого брухту. Така зміна складу шихти потребує застосування перегріву та ефективних модифікаторів для запобігання впливу небажаних спадкових властивостей. Однак при виробництві виливків такий значний резерв підвищення властивостей чавуну як позитивна структурна спадковість шихтових матеріалів не використовується у повній мірі.

Аналіз технічної літератури показав, що до числа матеріалів, які найбільш активно змінюють рівень вказаних вище спеціальних властивостей чавунів, належать хром, титан, алюміній, кремній у вигляді легуючої або модифікуючої добавки. Відомі на теперішній час дослідження, що спрямовані на вивчення впливу цих елементів на властивості чавуну, мають фрагментарний характер, що не дозволяє провести комплексне оцінювання їх впливу на зносостійкість, жаростійкість та корозійну стійкість виливків. Окрім цього, дані про такий вплив при низькому вмісті цих елементів у чавуні - відсутні.

Таким чином, представлена дисертаційна робота, що спрямована на створення теоретичних та технологічних основ процесів лиття на основі перспективних способів легування та модифікування білих і половинчастих чавунів з метою отримання прогнозованого комплексу зносостійкості, жаростійкості та корозійної стійкості виливків, є актуальною та має важливе науково-прикладне значення.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертацію виконано на кафедрі ливарного виробництва Національної металургійної академії України у відповідності до Державної науково-технічної програми 04.01 «Ресурсозберігаючі екологічно чисті процеси та технології в металургії і ливарному виробництві» (Наказ Міністерства науки № 102 від 23.04.97 р., завдання 04.01/0137), держбюджетної тематики за Координаційним планом, затвердженим Міністерством освіти і науки України (Накази № 960 від 20.12.2004 р., № 1044 від 27.11.2007 р., № 686 від 22.07.2009 р.), державним замовленням згідно договору ДЗ/376-2007, госпдоговірною роботою (№ державної реєстрації 0107U002854). Автор дисертації була відповідальним виконавцем і керівником цих науково-дослідних робіт.

Мета і завдання дослідження. Метою роботи стало теоретичне узагальнення впливу легування і модифікування на ливарні властивості та формування структури виливків з білих і половинчастих чавунів, а також розроблення технологічних основ процесів лиття із застосуванням перспективних засобів легування і модифікування без теплового оброблення для отримання прогнозованого комплексу ливарних, механічних і спеціальних властивостей виливків.

Для досягнення цієї мети були поставлені наступні задачі:

Провести дослідження впливу хрому (0,42…5,3 %) на структуру, ливарні, механічні та експлуатаційні властивості виливків з білих і половинчастих чавунів і дати їм теоретичну оцінку.

Дослідити спадковий зв'язок між структурою шихтових матеріалів, температурою нагріву розплаву та кількісно-морфологічними характеристиками структурних складових чавуну виливків.

Провести дослідження впливу вмісту титану на структуру, механічні властивості, а також корозійну стійкість, зносостійкість та жаростійкість виливків.

Провести дослідження комплексного впливу вихідної структури шихти та титану на структуру і властивості виливків з дослідних чавунів.

Оптимізувати хімічний склад чавуну за вмістом хрому і титану та визначити вимоги до механічних і експлуатаційних властивостей виливків.

Дослідити комплекс властивостей виливків (ливарних, механічних і спеціальних) та виконати теоретичне узагальнення отриманих результатів.

Провести дослідження впливу легування алюмінієм (2,0…6,0 %), індивідуального і комплексного модифікування церієм (0,25…0,30 %), карбідом кремнію (до 0,05 % розміром 1-25 мкм) та карбонітридом титану (до 0,1 % розміром 5-10 мкм) на структуру і комплекс властивостей половинчастих чавунів для виливків, що експлуатуються при підвищених температурах у корозійних середовищах, в умовах помірного абразивного зносу і дати їм теоретичну оцінку.

Розробити та впровадити технологічні рекомендації з виготовлення литого оснащення при литті за витоплюваними моделями (опоки для прожарювання, короби, плити) з нових чавунів більш поширеного призначення.

Впровадити практичні розробки у виробництво і навчальний процес.

Об'єкт дослідження. Технологічний процес лиття деталей з легованих і комплексно модифікованих білих і половинчастих чавунів, що мають підвищену сукупність спеціальних властивостей.

Предмет дослідження. Закономірності процесів кристалізації, структуроутворення та формування властивостей у виливках з половинчастих і білих чавунів з підвищеним комплексом ливарних, механічних і спеціальних характеристик, що працюють в умовах підвищених температур у абразивно-корозійному середовищі.

Методи дослідження. Для вирішення поставлених у роботі задач було використано комплекс сучасних методів та апаратури, що дозволили встановити об'єктивний взаємозв'язок між легуванням і модифікуванням сплаву, структурною спадковістю шихтових матеріалів, фізико-механічними та експлуатаційними властивостями чавунів у виливках.

Під час виконання роботи застосовували: планування оптимізаційних експериментів; дослідження мікроструктури експериментальних чавунів за допомогою металографічного (мікроскоп МІМ-8М, NEOPHOT-21 в інтервалі збільшень 100…1250), рентгеноструктурного (ДРОН-5), мікрорентгеноспектраль-ного (РЕММА 102-02) аналізів; мікродюрометрію (прилад ПМТ-3), дослідження основних параметрів кристалізації за допомогою диференціального термічного аналізу (Q-1500D); стандартні методи контролю фізико-механічних властивостей і методи випробування корозійної стійкості, жаростійкості та зносостійкості чавунів.

Наукова новизна одержаних результатів. У результаті теоретичних і експериментальних досліджень були знайдені нові наукові рішення:

1. Отримали подальший розвиток класичні уявлення про спадковий зв'язок між структурою шихтових матеріалів, температурою нагріву сплаву у рідкому стані та кількісно-морфологічними характеристиками структурних складових чавуну виливків.

У теорії і практиці ливарного виробництва дані про особливості проявлення спадковості для чавунів, що вивчаються, були відсутні. Це надає можливість регулювати експлуатаційні властивості чавунних виливків шляхом підбору компонентів шихти для плавлення не тільки за хімічних складом, але і за структурою, а також раціонально використовувати у шихті відходи виробництва з чавуну та сталі.

2. Вперше визначена залежність усадки та рідкоплинності від вмісту хрому (0,47…5,30 %) і температури заливання (1340…1450 С) низькохромисто-го чавуну в інтервалі низьких швидкостей охолодження (0,7 - 1,5 град/с).

Такі дані, що необхідні для розробки технології лиття з низькохромистих чавунів, раніше були відсутні. Отримані результати дозволяють уточнювати розміри модельного оснащення та елементів ливникової системи, що забезпечує підвищення точності та якості виливків.

3. Вперше у низькохромистих чавунах, які містять 3,14...3,50 % вуглецю, встановлені концентраційні інтервали вмісту хрому, що визначають формування різної первинної структури при охолодженні виливків і відповідно їх механічні та спеціальні властивості.

Розробка відрізняється комплексним підходом до визначення впливу хрому у низькохромистих чавунах на структуру, ливарні, механічні та спеціальні властивості; дані про різний рівень цих властивостей при вмісті хрому 0,47…5,30 % були відсутні. Отримані результати дозволили рекомендувати раціональну кількість хрому в половинчастих (0,47…1,08 %) і білих (2,14…5,30 %) чавунах для різних умов експлуатації виливків.

4. Вперше визначено вплив титану у кількості 0,01…0,05 % на змінення мікроструктури і властивостей виливків, які отримані на основі базової шихти, що має різну структурну спадковість.

Раніше вплив титану на властивості виливків, що отримані на основі шихти однакового хімічного складу, але з різною структурою у такому концентраційному інтервалі не досліджувався. Отримані експериментальні дані дозволили регулювати корозійну стійкість, зносостійкість і жаростійкість виливків за рахунок різних легуючого та модифікуючого ефектів при введенні титану до розплаву з базової шихти зі структурою сірого або білого чавунів.

5. Одержали подальший розвиток класичні уявлення щодо впливу комплексного легування Cr + Ti низькохромистих чавунів, і вперше визначені розбіжності у порівнянні з індивідуальним впливом хрому та титану на структуру, фізичні, механічні та спеціальні властивості виливків.

Розробка відрізняється урахуванням сумісного впливу хрому та титану на властивості чавуну для литих виробів, що працюють у середовищі сірчаної кислоти при температурах 700 - 800 С та помірному зносі. Це дозволило оптимізувати вміст хрому (3,20…5,03 %) і титану (0,014…0,20 %) за для забезпечення необхідного рівня комплексу фізичних, механічних властивостей виливків, а також жаростійкості та корозійної стійкості.

6. Вперше встановлені закономірності індивідуального і комплексного впливу хрому та титану, легування алюмінієм, а також відокремленого і сумісного модифікування Се, TiCN і SiC на корозійну стійкість виливків з білих і половинчастих чавунів у кислотному середовищі.

Раніше такі дані відомі не були. Це дає можливість обґрунтовано визначати найбільш ефективний комплекс легуючих і модифікуючих добавок для досягнення необхідного рівня характеристик корозійної стійкості литих виробів.

7. Отримали подальший розвиток відомі уявлення щодо впливу легування алюмінієм (2,0…6,0 %) і модифікування Се (0,25…0,30 %), TiCN (до 0,1 % розміром 5 - 10 мкм), SiC (до 0,05 % розміром 1 - 25 мкм) індивідуально або у комплексі на властивості чавунів для виливків, що забезпечує підвищенні механічні і спеціальні характеристики.

Розробка відрізняється зниженими обмежуючими концентраціями легуючих елементів і модифікуючих матеріалів та їх дисперсністю. Встановлені залежності дозволили одержувати виливки з підвищеними експлуатаційними властивостями (твердістю, міцністю, зносостійкістю в абразивах різної твердості, корозійною стійкістю у кислотному середовищі, жаростійкістю при температурах до 900 С) для визначених умов експлуатації.

8. Отримало подальший розвиток наукове обґрунтування технологічних процесів виробництва литих виробів з композиційним зміцненням і макрогетерогенною структурою половинчастого чавуну.

Раніше подібні експериментальні залежності для виливків, що працюють при температурах 700-900 С у помірному корозійно-абразивному середовищі, не були відомі. Встановлені закономірності дозволили розробити раціональні процеси виробництва оснащення при литті за витоплюваними моделями (опоки для прожарювання, короби, плити) з необхідним рівнем механічних і експлуатаційних властивостей.

Практичне значення отриманих результатів. Практична цінність роботи полягає у рішенні важливої проблеми підвищення ресурсу роботи виливків, що поєднують комплекс прогнозованих механічних і експлуатаційних характеристик шляхом вдосконалення складу і властивостей чавунів, а також урахування спадкових властивостей шихти і температурних параметрів плавлення. На основі сформульованих експериментальних положень і закономірностей в умовах: Приватного науково-виробничого підприємства «КАРІОН - СЕРВІС», відкритого акціонерного товариства «Придніпровський ремонтно-механічний завод», відкритого акціонерного товариства «АК «АДВИС» розроблені та впроваджені:

новий склад жаростійкого і корозійностійкого чавуну для литих коробів та пічного обладнання, який забезпечив підвищення міцності, жаростійкості та корозійної стійкості виливків (патент України № 85023);

склад жаростійкого сплаву, економно легованого і модифікованого для опок, що отримують литтям і використовують під час прожарювання керамічних оболонок, який дозволив підвищити їх стійкість у газовому середовищі при температурі 940…980 С до рівня високолегованої хромонікелевої сталі марки 20Х2Н20С2Л (акт впровадження від 12.09.2007 р.);

- технологічний процес плавлення чавуну в індукційних тигельних печах підвищеної частоти. Розроблені температурно-часові параметри дозволили забезпечити отримання виливків з необхідними механічними і експлуатаційними властивостями (акт впровадження 15.12.2008 р., технологічна інструкція № 33: система менеджменту якості ISO 9001:2000);

- технологічний процес виготовлення виливків з низьколегованого жаростійкого та корозійностійкого чавуну, у результаті впровадження якого забезпечене підвищення на 15…25 % фізико-механічних і спеціальних властивостей чавуну, повністю виключено застосування нікелю, на 16…18 % знижений вміст хрому (акт впровадження від 16.04.2008 р.);

- новий склад брикету для виробництва синтетичного чавуну та його варіанти (деклараційний патент України № 40175А), який дозволив замінити феросиліцій металургійним карбідом кремнію як компонентом шихти при одночасному навуглецюванні, розкисленні, модифікуванні синтетичного чавуну, зміні його структури і за рахунок цього підвищенні експлуатаційних властивостей виливків;

- розроблені теоретичні положення використовувалися також у навчальному процесі у відповідних розділах лекційних курсів за дисциплінами «Виробництво виливків з чавуну», «Металургійні основи легування і модифікування чорних металів», «Виробництво виливків зі спеціальними властивостями» (акт від 14.09.2010 р.).

Особистий внесок здобувача. Основні наукові результати дисертаційної роботи базуються на дослідженнях, виконаних безпосередньо автором. Автором особисто науково обґрунтовані, розроблені, запропоновані та впровадженні на промислових підприємствах технології комплексного модифікування та легування чавунів для виливків зі спеціальними властивостями, що дозволили підвищити їх якість.

У спільних публікаціях авторові належить:

- запропоновано, обґрунтовано та експериментально підтверджено доцільність легування чавунів хромом та титаном для підвищення спеціальних властивостей виливків 1, 2, 3;

- встановлено закономірності, обґрунтовано та експериментально підтверджено особливості впливу легування хромом на утворення графіту 4, металевої матриці 5, 6, 7, 8, 31, фазові та структурні перетворення 11, 19, 36 у чавунах;

- проаналізовано результати та зроблено висновки щодо впливу хрому на фізичні 10 і спеціальні властивості виливків 13, 37, його засвоєння під час плавлення 33, 34;

- запропоновано ідею та експериментально доведено вплив спадковості шихтових матеріалів на властивості виливків з чавунів 14, 18;

- науково обґрунтовано та експериментально доведено вплив мікролегування титаном на структуру 15 та властивості чавунних виливків 17, 35, 41, 42, 43;

- поставлено задачу дослідження, експериментально доведено та проаналізовано вплив хрому і титану на утворення неметалевих вкраплень та зміцнюючих фаз у чавунах 28, 29, 30, 39;

- науково обґрунтовані та експериментально підтверджені границі вмісту легуючих і модифікуючих елементів у чавунах для виливків спеціального призначення 23, 24, 25, 26;

- запропоновано ідею, експериментально доведено і проаналізовано доцільність легування алюмінієм і комплексного модифікування Се, SiC, TiCN чавунів для виливків, що забезпечують оптимальні зносостійкість, корозійну стійкість та жаростійкість 27, 38, 44.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи були викладені, обговорені та одержали позитивну оцінку на міжнародних наукових, науково-практичних конференціях та семінарах. Основними з них є: «Электросталеплавильное производство Украины: состояние и перспективы развития внепечного рафинирования и модифицирования стали» (Дніпропетровськ, 9-10 вересня 1997 р.), «Проблемы и перспективы развития литейного производства» (Дніпропетровськ, 7-9 вересня 1999 р.), «Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях» (Славське, Львівської обл., 20-22 люте 2001 р.), «Эвтектика» (Дніпропетровськ, 12-14 червень 2000 р., 26-29 вересня 2006 р.), «METALURGIJA» (Хорватія, Опатія, 25-29 червня 2000 р., Шибенік, 23-27 червня 2002 р., 21-25 червня 2004 р., 26-30 червня 2006 р., 23-27 червня 2008 р., 20-24 червня 2010 р.), «Неметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавах» (Запоріжжя, 12-16 травня 2003 р., 19-22 вересня 2006 р., 22-25 вересня 2009 р.), «Nowe technologie i osi№gniкcia w metalurgii i iniїyitierii materiaіowej» (Польщя, Ченстохов, 20-22 травня 2003 р.), «Проблемы современного материаловедения» (Одесса, Стамбул, 17-22 вересня 2005 р.), «Современные проблемы металлургии и машиностроения» (Аланья, Турція, 8-14 жовтня 2006 р.), «Стратегия качества в промышленности и образовании» (Варна, Болгарія, 2-9 червня 2006 р., 1-8 червня 2007 р., 30 травня - 6 червня 2008 р., 6-13 червня 2009 р., 4-11червня 2010 р.), «Перспективные технологии, материалы и оборудование в литейном производстве» (Краматорськ, 9-12 вересня 2008 р.), «Информационные технологии в металлургии и машиностроении» (Дніпропетровськ, 14-16 квітня 2008 р.), «Литье 2010» (Запоріжжя, 21-23 квітня 2010 р.), «Нові конструкційні сталі та стопи і методи їх обробки для підвищення надійності та довговічності виробів» (Запоріжжя, 6-8 жовтня 2010 р.), «Перспективные технологии, материалы и оборудование в литейной индустрии» (Київ, 19-21 жовтня 2010 р.).

Публікації. Основні матеріали і результати дисертації опубліковані в 45 друкованих працях, в тому числі, у 22 фахових виданнях, згідно вимог ВАК України. Перераховані публікації не містять матеріалів кандидатської дисертації здобувача та не пов'язані з нею.

Структура й обсяг дисертаційної роботи. Дисертація складається зі вступу, семи розділів, загальних висновків, списку використаних джерел і додатків. Вона викладена на 463 сторінках, включаючи 57 таблиць, 212 рисунків, список використаних джерел з 456 найменувань, а також трьох додатків у вигляді актів впровадження та випробування отриманих науково-технічних результатів в умовах виробництва, технологічної інструкції, акту впровадження в учбовий процес.

2. Основний зміст роботи

У вступі обґрунтована актуальність науково-технічної проблеми, що є темою дисертації, дана оцінка сучасного стану питання і визначені напрямки вирішення проблеми.

У загальній характеристиці роботи розкрита актуальність теми дисертації, показаний зв'язок роботи з важливими науковими програмами, сформульовані мета та задачі дослідження, наукова новизна, практичне значення отриманих результатів. Подані особистий внесок здобувача, повнота апробації і ступінь опублікованості результатів досліджень, структура й обсяг дисертації.

У першому розділі наведено огляд технічної літератури з питань теорії та технології виробництва чавунних виливків зі спеціальними властивостями, такими як корозійна, зносостійкість та жаростійкість. Відома низка науково важливих результатів по створенню теорії легування та модифікування, які висвітлені у роботах М.Г. Гіршовича, К.П. Буніна, Ю.М. Тарана, Б.Б. Гуляєва, Ю.Г. Бобро, В.І. Мазура, І.І. Ципіна, Е.В. Захарченко та інших.

Для вирішення задач, які були поставлені у роботі, був проведений аналіз складів і властивостей груп чавунів, що існують. За основний критерій прийнято поєднання у сплавах і виливках, що з них отримані, комплексу ливарних, механічних, фізичних і спеціальних властивостей, а також впливу на них легування, модифікування, спадковості шихти та параметрів плавлення.

Встановлено, що високохромисті білі та ванадієві чавуни з композиційним зміцненням, хоч і мають високий комплекс зазначених властивостей, але у цих чавунах високий вміст дорогих і дефіцитних легуючих елементів, також виливкам з цих сплавів потрібна спеціальна теплова обробка, вони мають підвищену схильність до утворення гарячих та холодних тріщин, що виключає їх широке застосування.

Високоалюмінієві чавуни мають найбільш високий рівень жаростійкості, однак їх використання обмежено поганою оброблюваністю, схильністю до утворення тріщин у виливках і дефектів типу порожнин, низькими механічними властивостями та високою крихкістю. Присутність у складі чавуну алюмінію ускладнює процес плавлення, а при 29,0…31,0 % Аl виливки схильні до самодовільного розпаду при нормальній температурі.

Високонікелеві корозійностійкі та жароміцні чавуни мають високу жаростійкість, але їх використання обмежено високою вартістю і дефіцитністю нікелю та необхідністю спеціальної теплової обробки.

Виникає проблема отримання більш дешевого і технологічного чавуну зі зниженим вмістом дорогих і дефіцитних легуючих елементів, які у визначених умовах експлуатації забезпечили економічно доцільний рівень довговічності литих деталей та конструкцій, який мав би певну універсальність, поєднував достатні зносостійкість, корозійну і жаростійкість та не потребував би спеціальної теплової обробки.

Особливу увагу приділено результатам теоретичних і практичних досліджень, що до створення ливарних сплавів і технологій з використанням явища структурної спадковості. Однак до теперішнього часу при виробництві виливків такий значний резерв підвищення властивостей чавуну, як позитивна структурна спадковість шихтових матеріалів ще не використовується у повній мірі.

Аналіз сучасного стану теорії та практики ливарного виробництва показує, що докорінне покращення якості виливків з чавуну та виготовлення їх з потрібними характеристиками експлуатаційних і механічних властивостей можливо при застосуванні всього комплексу методів впливу на технологічний процес лиття - легування, модифікування, термочасової обробки розплаву, урахування якості та спадковості шихтових матеріалів.

Вибір окремих легуючих елементів, або їх комплексів у чавуноливарному виробництві здійснюється, виходячи з ефективності та економічності досягнення необхідного поєднання властивостей. Частіш за все для підвищення механічних, фізичних і експлуатаційних властивостей виливків застосовують хром, титан, алюміній, кремній. Окрім того, ці легуючі елементи не є дефіцитними, і при раціональній кількості їх використання економічно виправдано.

Властивості чавунів покращуються при їх модифікуванні, одночасно з підвищенням якості і експлуатаційних властивостей виливків заощаджуються дефіцитні легуючи елементи. Аналіз існуючих класифікацій модифікаторів і теорій інокулюючого модифікування показав, що застосування модифікованих чавунів в Україні стримується, з одного боку, різноманіттям модифікаторів, що використовуються, з іншого - відсутністю стабільної технології виробництва чавунних виливків. Універсальних складів модифікаторів, які мали би задовольнити різні умови виробництва виливків, не створено.

Наведені дані свідчать про те, що, незважаючи на важливість легування, що поєднане з комплексним модифікуванням як засобом керування структурою і властивостями виливків, існування великої кількості наукових робіт, питання й досі залишається відкритим і потребує подальших досліджень.

На основі літературних даних та проведеного аналізу сучасного стану проблеми сформульовано мету дослідження та задачі, які необхідно вирішити для її досягнення.

У другому розділі викладені загальні методологічні положення роботи. Матеріалом дослідження були доевтектичні білі, половинчасті та сірі чавуни електропічної плавки. Як шихтові матеріали при проведенні лабораторних та промислових експериментів використовували чушкові чавуни, сталевий брухт, феросплави, алюміній і титан. Лабораторні плавки проводили у високочастотній установці ВЧІ10-10/0,44 та індукційній печі ЛПЗ-67, промислові в індукційних печах. Вміст хімічних елементів визначали хімічним методом за стандартними методиками, експрес-аналіз промислових плавок - оптичним спектрометром «Полівак Е2000». Контроль температури здійснювали платино-платинородієвою термопарою та потенціометрами КСП-4 з точністю ±5 С.

Металографічний аналіз проводили на оптичних мікроскопах МІМ-8М та «Neofot-21». Кількість структурних складових визначали точеним методом Глаголєва в 25…55 полях зору з вірогідністю 0,9544. Дисперсність перліту, характеристики графіту і неметалевих вкраплень визначали за діючими нормативними документами. Мікротвердість структурних складових визначали на приладі ПМТ-3 за стандартною методикою.

Характер розподілу легуючих елементів і хімічний склад окремих фаз вивчали методом рентгенівського мікроаналізу на приладі РЕММА 102-02. Рентгеноструктурний аналіз виконано на підставі розрахунку рентгенівських спектрів, отриманих від шліф-зразків на діфрактометрі ДРОН-3. Спільний термічний і термогравіметричний аналізи виконані за допомогою деріватографу Q-1500D.

Ливарні та механічні властивості чавуну визначали за діючими ДСТУ. Щільність сплавів встановлювали методом гідростатичного зважування з точністю 0,001 г/см³. Зносостійкість чавунів визначали за втратою маси зразків після стирання. Для оцінювання корозійної стійкості дослідних зразків застосовували поляризаційні дослідження. Анодні криві отримували потенціодинамічним методом на потенціостаті П-5848, з координатним само пишучім приладом КСП-4 при швидкості розгортання 0,2 мВ/сек. Корозійну стійкість дослідно-промислових виливків оцінювали по швидкості корозії за регламентованою методикою. Випробування на жаростійкість проводили ваговим методом з точністю 0,1 мг за стандартною методикою. Коефіцієнти термічного розширення дослідних сплавів визначали експериментальним шляхом.

Оптимізацію хімічного складу дослідних чавунів, а також кількості та складу модифікуючого комплексу проводили із застосуванням математичного планування за схемою повного факторного експерименту та з використанням симплексного методу за планом Шеффе.

У третьому розділі наведені результати дослідження впливу легування хромом (0,47…5,3 %) на структуру та властивості виливків з чавуну (табл. 1).

Таблиця 1. Хімічний склад базової шихти для отримання низькохромистого чавуну (інше Fe)

Елемент	C	Si	Mn	Cr	S	P
%, по масі	3,130,02	2,20,20	0,620,02	0,250,05	0,0250,005	0,040,01

Визначені три концентраційні інтервали, які відрізнялися формуванням первинної структури чавуну і кінетикою структурних змін, котрі відбуваються при охолодженні затверділих виливків (швидкість охолодження 0,7-1,5 град/с), що мало відповідний вплив на комплекс їх властивостей. Структури експериментальних чавунів показані на рис. 1.



0,46 % Cr 0,97 % Cr 3,93 % Cr 5,30 % Cr

Рис. 1. Мікроструктура низькохромистих чавунів, Ч 200

Зі збільшенням вмісту хрому підвищувалася дисперсність структурних складових і зростала їх мікротвердість. Необхідно відзначити неоднорідність властивостей в другому концентраційному інтервалі вмісту хрому, що негативно впливало на властивості виливків. Додатково це підтверджено результатами рентгенівського мікроаналізу (рис. 2, табл. 2).

У виливках зі збільшенням вмісту хрому зростала твердість і щільність (рис. 3). Основне збільшення твердості було в першому концентраційному інтервалі вмісту хрому. Щільність при 2,14…5,3 % хрому склала 7600 - 7700 кг/м³, що є задовільним для даної групи сплавів.

Встановлено, що збільшення концентрації хрому суттєво підвищує температуру початку газонасичення експериментальних чавунів від 280 С для 0,2 % Cr до 510 С для 5,3 % Cr - в 1,7 разу. Жаростійкість (у порівнянні з сірим чавуном) зростає при 800 С в 3,0 рази, при 900 С в 1,4 рази (табл. 3). Білий чавун, що легований 2,50…5,30 % хрому (третій концентраційний інтервал), можна застосовувати для виливків з температурою експлуатації до 700 С.

Рис. 2. Мікроструктура чавуну (1,32 % Cr), Ч 1000

Таблиця 2. Вміст хімічних елементів у структурних складових чавуну (інше Fe)*

№	Si	P	S	Cr	Mn
т. 1	0,58	0,24	0,10	7,62	1,12
т. 2	1,79	0,24	0,13	4,43	0,92
т. 3	2,20	0,23	0,17	3,09	0,71
т. 4	1,95	0,18	0,17	3,54	0,91
т. 5	2,23	0,34	0,23	2,68	0,65

* Точки див. рис. 2

а б

Рис. 3. Вплив хрому на твердість (а) і щільність (б) виливків з низькохромистих чавунів

Таблиця 3. Результати випробування виливків на жаростійкість

Cr, % по масі	Жаростійкість г/м2год. (збільшення маси при температурі випробувань, С)
	500	600	700	800	900
0,7…1,2	0,28	0,45	1,7	3,4	14
1,8…2,1	0,18	0,38	1,15	1,2	-
2,5…3,0	0,12	0,50	1,0	-	12
5,0…5,3	0,08	0,35	1,0	1,1	10

Легування хромом у визначених концентраційних інтервалах покращувало зносостійкість чавуну. Її максимальні значення мали зразки з білого чавуну (2,14…5,3 % хрому), їх зносостійкість зросла в кар'єрному піску на 74 %, а в карбіді кремнію на 57 % (рис. 4). Зростання відбувалося завдяки тому, що збільшення вмісту хрому призводило до підвищення твердості та мікротвердості структурних складових, а також кількості карбідної складової та сприяло її подрібненню.

Рис. 4. Вплив вмісту хрому на рівень зносу виливків з низькохромистого чавуну

Вперше для експериментальних сплавів побудовані поляризаційні криві, які визначають корозійну поведінку низькохромистих чавунів (кількість хрому до першого порогу пасивності) в кислому (рис. 5) і нейтральному середовищі. Визначена підвищена корозійна стійкість у половинчастого низькохромистого чавуну (перший інтервал легування) в кислотному середовищі (5%-ній H₂SO₄), а у білого низькохромистого чавуну (третій інтервал легування) - у нейтральному середовищі (3%-му NaCl), а також явище перепасивації для експериментальних сплавів. Відмінність розчинення у зазначених середовищах обумовлена хемосорбцією іонів OН^- на поверхні чавуну, яка сприяє утворенню більш міцних зв'язків і з'єднань, що створюють відповідні щільні захисні шари.

Рис. 5. Анодні поляризаційні криві низькохромистих чавунів при випробуваннях в 5%-ному розчині H₂SO₄

За результатами парного кореляційного аналізу значень критичного струму пасивації і характеристик структури низькохромистих чавунів встановлено, що найбільш вагомими були коефіцієнти кореляції впливу кількості цементиту (r = 0,73) і розміру евтектичних колоній (r = - 0,71).

Підтверджений вплив характеру високовуглецевої фази на ливарні властивості чавуну. Утворення у процесі кристалізації цементиту сприяло зниженню рідкоплинності чавуну з 790 - 810 мм до 320 - 380 мм і підвищенню його усадки від 1,15 % до 1,45 %, а зростання кількості графіту підвищувало рідкоплинність з 510 - 540 мм до 790 - 810 мм і зменшувало усадку від 1,26 % до 1,15 %.

Рис. 6. Вплив легування хромом і температури заливання на рідкоплинність низькохромистих чавунів

Визначено, що для досліджуваних інтервалів концентрації хрому, температура заливання є одним з найбільш значних технологічних факторів, який впливає на рідкоплинність і усадку чавуну. При підвищенні вмісту хрому, температура заливання мала менший вплив на рідкоплинність, ніж при його мінімальному вмісті (рис. 6). Температура заливання 1430-1450 С і вміст хрому 2,14…5,3 % забезпечували задовільну рідкоплинність дослідних сплавів 460-770 мм.

Підтверджений для низькохромистих чавунів вплив температури заливання на величину усадки: з її підвищенням усадка збільшувалася. Розраховані відповідні рівняння регресії, які можуть бути використані для визначення цього параметру в промислових умовах (рис. 7). Встановлено, що усадка половинчастого чавуну, легованого хромом в інтервалі 0,47…1,08 % мінімальна і складає 1,15 - 1,20 %. Білий чавун при вмісті хрому 2,14…5,3 % має підвищену усадку 1,40 - 1,55 %.

1 - y = -0,0208x² + 0,2104x + 1,0413

RІ = 0,9940

2 - y = -0,0174x² + 0,1671x + 1,0546

RІ = 0,9805

3 - y = -0,0149x² + 0,142x + 1,0685

RІ = 0,9702

Рис. 7. Вплив легування хромом і температури заливання на усадку низькохромистих чавунів

За результатами проведених досліджень виявлений концентраційний інтервал легування хромом 1,08…2,14 %, при якому структура, що сформувалася у виливках, ускладнює отримання задовільних властивостей. Це обумовлено значною хімічною неоднорідністю аустеніту, що утворюється при формуванні первинної структури, і під час евтектоідного розпаду сприяє значній структурній неоднорідності перліту в об'ємі одного виливка, яка знижує весь комплекс досліджуваних властивостей.

Виливкам з половинчастого чавуну (0,47…1,08 % Cr) притаманні кращі за інші досліджувані корозійна стійкість у кислому середовищі, рідкоплинність та усадка, але низька жаростійкість, зносостійкість, щільність і твердість роблять їх неперспективними для промислового використання.

Визначено концентраційний інтервал вмісту хрому (2,14…5,30 %), в якому формується структура білого чавуну, що забезпечує отримання стабільно підвищених показників твердості, щільності, а також корозійної стійкості у нейтральному середовищі, жаростійкості та зносостійкості чавунних виливків. Дещо гірші ливарні властивості цих чавунів можливо компенсувати підвищенням температури заливання, а покращення корозійної стійкості у кислому середовищі передбачається додатковим легуванням титаном.

У четвертому розділі викладені результати вивчення впливу мікролегування титаном на особливості кристалізації чавуну, який отриманий на основі базової шихти, що має різну структуру, а також результати досліджень, що підтвердили спадковість характеру структури шихтових матеріалів через рідкий стан.

За останні роки використання стального і чавунного брухту неконтрольованого хімічного складу призвело до того, що чавун завжди містить у незначних кількостях домішки легуючих елементів. Одним з елементів майже завжди присутнім у металевій шихті є титан, що і визначає необхідність вивчення його впливу на структуру та властивості чавуну.

Виконані дослідження встановили існування спадкового зв'язку між структурою базової чавунної шихти та структурою чавуну, що отриманий. Крім того, визначено характер впливу температурних параметрів плавлення. Особливо значна дія цих факторів спостерігається на кількість і морфологію графіту, а також на кількісні характеристики структурних складових металевої матриці (рис. 8).

Плавки експериментальних чавунів, що проведені при температурах нагріву 1350…1450 С із застосуванням базового сірого або білого чавуну, підтвердили формування у виливках структури, що зберігає спадковість шихти, відповідно сірого або білого чавуну. Аналіз мікротвердості структурних складових чавуну та твердості виливків показав, що, чим вище вона була у вихідній шихті, тим на більш високому рівні і залишається (рис. 9).

Дослідження спадкових властивостей шихти продовжені при визначенні впливу мікролегування титаном на властивості виливків. Титан чинив різний вплив на особливості кристалізації чавуну, що був отриманий на основі базової шихти, що має різну структуру. Його зростаюча кількість вивчалася у першому випадку на сірому графіто-перлітному чавуні (СЧ), і у другому випадку на білому цементіто-перлітному чавуні (БЧ). Результати хімічного аналізу наведені у табл. 4.

а	б	в	г	д

Рис. 8. Мікроструктури зразків вихідної шихти Ш1 (а), чавуну після плавлення и нагріву Ч1П 1350 С (б), після плавлення і нагріву Ч1П 1450 С (в), вихідної шихти Ш2 (г), чавуну після плавлення і нагріву Ч2П 1400 С (д), Ч 150



Рис. 9. Твердість зразків вихідної шихти та дослідних чавунів

Зростання вмісту титану, у першу чергу, впливало на форму, розподіл і довжину включень графіту. Під час плавлення з шихти на основі сірого чавуну він збільшував мікротвердість перліту і твердість виливків, виконуючи роль розкислюючого елементу; сприяв збільшенню кількості графітної складової, а також посилював тенденцію до утворення міждендритного графіту, сприяв його подрібненню. Це обумовило погіршення корозійної стійкості, зносостійкості та жаростійкості виливків.

Під час плавлення чавуну на основі базової шихти, що має структуру білого, титан (0,014…0,042 %) чинив модифікуючий або графітизуючий вплив. При кількості 0,014…0,017 % Ti перевагу мав його модифікуючий вплив, який сприяв утворенню окремих вкраплень кулястого графіту неправильної форми. В інтервалі концентрацій 0,023…0,025 % Ti впливає як модифікатор і як графітизуючий елемент. З підвищенням вмісту до 0,030…0,042 % Ti перевагу набуває графітизуюча дія, що сприяє зростанню кількості графіту і отриманню сірого чавуну з перлітною матрицею. Тенденція до утворення міждендритного графіту зі збільшенням вмісту титану не встановлена.

За результатами наведених досліджень можливо обрати вміст титану, що має забезпечити необхідні властивості виливків для конкретних умов експлуатації.

Далі досліджено вплив титану на спеціальні властивості виливків зі сплаву, що отриманий на основі шихти зі структурою сірого чавуну.

Таблиця 4. Хімічний аналіз чавунів, що мікролеговані титаном

№№ п/п	Вміст елементів, % по масі (інше Fe)
	С	Si	Mn	S	P	Ti
Вих. СЧ (Ч1П)	3,7	2,15	0,69	0,03	0,05	-
1.1	3,7	1,79	0,31	0,02	0,05	0,017-0,019
1.2	3,6	2,15	0,60	0,03	0,04	0,022-0,024
1.3	3,8	1,80	0,73	0,02	0,04	0,030-0,032
1.4	3,5	1,72	0,67	0,02	0,04	0,041-0,044
Вих. БЧ (Ч2П)	3,7	0,98	0,42	0,03	0,06	-
2.1	3,7	1,20	0,62	0,02	0,05	0,014-0,017
2.2	3,4	1,00	0,35	0,03	0,04	0,023-0,025
2.3	4,1	0,90	0,68	0,03	0,04	0,030-0,032
2.4	3,7	0,87	0,35	0,02	0,04	0,039-0,042

Титан у досліджуваній кількості сприяв утворенню вкраплень TiC, TiN, TiCN, а при підвищенні його вмісту до 0,041…0,044 % значно підвищувалася їх об'ємна частка. Вкраплення на основі титану по різному розподілялися у структурі: їх більшість скупчена у ділянках з крупно пластинчастим графітом і вони практично відсутні у ділянках з міждендритним графітом.

Присутність титану у досліджуваному інтервалі негативно впливала на жаростійкість виливків: окисна плівка на виливках з дослідних чавунів утворювалася при більш низьких температурах, а процеси інтенсивного окислювання починалися вже при 460…500 С.

Встановлене погіршення корозійної стійкості у кислому та нейтральному середовищі виливків з чавунів, мікролегованих титаном (0,017…0,044 %). Аналіз поляризаційних кривих (рис. 10) дозволив визначити, що при зростанні вмісту титану в досліджуваних концентраціях максимальний струм розчинення зростає на 33 % (з 990 до 1474 А/м²). Корозійні ураження локалізуються у більшості біля вкраплень графіту.



Рис. 10. Анодні поляризаційні криві чавунів, що мікролеговані титаном при випробуваннях у 5%-ному розчині H₂SO₄

Рис. 11. Вплив титану на рівень зносу дослідних зразків

Встановлено, що знос експериментального сірого перлітного чавуну (0,017…0,044 % Ti) у кар'єрному піску та карбіді кремнію визначався різними факторами: при м'якому абразиві основним фактором впливу була мікротвердість перліту і з її зростанням знос зменшувався; при випробуваннях у твердому абразиві знос визначався розподілом графіту, тому його подрібнення і поява міждендритного - збільшувала знос чавуну (рис. 11).

Підтверджено вплив нагріву розплаву, спадковості базової шихти та мікролегування титаном на ливарні властивості чавуну (табл. 5). Підвищення температури нагріву і мікролегування титаном збільшувало рідкоплинність експериментальних чавунів. При використанні шихти зі структурою білого чавуну рідкоплинність знижувалася у порівнянні з аналогічним на базі шихти з сірого чавуну. Усадка виливків, що виплавлені на шихти з білого чавуну, вище, ніж у виливків на основі шихти з сірого чавуну. Підвищення температури нагріву розплаву також збільшувало усадку виливків.

Таблиця 5. Ливарні властивості експериментальних чавунів

Параметр	Ш1	Ш2
	температура нагріву	0,017-0,044 титану (1350 С)	температура нагріву	0,014-0,042 титану (1350 С)
	1350 С	1450 С		1350 С	1450 С
Рідкоплинність, мм	710-730	840-860	730-760	380-410	470-490	410-470
Усадка, %	1,15	1,17	1,15	1,50	1,65	1,20

За результатами проведеного аналізу рекомендовано враховувати:

під час розроблення технологічних процесів одержання виливків - спадковість структури і склад вихідних шихтових матеріалів, температурні параметри плавлення;

неоднозначний вплив сполучень титану, які сприяють підвищенню мікротвердості перліту і твердості виливків та одночасно посилюють тенденцію до утворення міждендритного графіту (запобігання останньому можливо використанням шихти зі структурою білого чавуну).

У п'ятому розділі отримали подальший розвиток експериментальні дослідження легування комплексом Cr + Ti (табл. 6), і вперше встановлені відмінності в порівнянні з їх індивідуальним впливом на структуру, твердість, щільність, зносостійкість, жаростійкість і корозійну стійкість виливків. Симплексна оптимізація проведена за планом Шеффе.

Таблиця 6. Хімічний склад низькохромистих чавунів, що мікролеговані титаном

№№ п/п	Вміст елементів, % по масі (інше Fe)
	C	Si	Mn	Cr	Ti	S	P
1	3,13	2,2	0,62	1,17	0,01	0,025	0,04
2	3,13	2,3	0,64	5,63	0,01	0,026	0,03
3	3,14	2,2	0,62	5,03	0,20	0,027	0,05
4	3,14	2,3	0,62	3,40	0,01	0,024	0,05
5	3,14	2,3	0,63	3,10 ...

Подобные документы

• Проектні розрахунки сталеливарного цеху електрометалургійного заводу

  Проектування та розрахунок плавильного та шихтового відділення, розливального прольоту. Розрахунки витрати води, електроенергії та палива. Загальна технологія виготовлення виливків. Брак та контроль якості виливків. Розрахунок параметрів плавильної печі.
  
  дипломная работа [2,1 M], добавлен 13.08.2011
  

• Оптимізація технологічних процесів росту монокристалів германію Ge із заданими властивостями

  Літературний огляд властивостей та технології отримання монокристалів германія. Властивості монокристалів, їх кристалографічна структура, фізико-хімічні, електрофізичні та оптичні властивості. Технологічні умови вирощування германію, його застосування.
  
  курсовая работа [2,0 M], добавлен 03.05.2015
  

• Основні способи одержання заготовок та їх технологічні можливості

  Дослідження технологічності заготовки, яка залежить від поєднання форм і розмірів з механічними властивостями матеріалу, що впливають на її оброблюваність. Аналіз основних способів виробництва заготовок: лиття, обробки під тиском, зварювання та спікання.
  
  реферат [30,1 K], добавлен 18.07.2011
  

• Виготовлення виробів литтям

  Ливарні сплави та їх властивості. Лиття в разові та багаторазові ливарні форми. Підготовлення металевих форм до заливання розплавом. Дефекти відливків та їх виправлення. Виробництво скла та скловиробів. Економічна ефективність технологічних процесів.
  
  контрольная работа [67,5 K], добавлен 26.09.2009
  

• Виробництво кольорових металів

  Характеристика основних способів виробництва міді. Лиття як відносно дешевий спосіб виготовлення деталей. Організація лиття деталей, використання для ливарного виробництва спеціальних пристроїв. Технологічні припуски та припуски проти короблення.
  
  реферат [883,7 K], добавлен 21.10.2013
  

• Технологія виробництва столових вин

  Класифікація виноградних вин. Основні технологічні стадії винного виробництва. Отримання виноградного сусла для білих вин, процес його бродіння. Обробка молодого вина. Зброджування вина, винні дріжджі. Різні раси дріжджів. Збереження натуральних дріжджів.
  
  курсовая работа [1,2 M], добавлен 07.07.2015
  

• Отримання губчастого титану магнієтермічним способом

  Фізико-хімічні властивості титану. Області застосування титану і його сплавів. Технологічна схема отримання губчатого титану магнієтермічним способом. Теоретичні основи процесу хлорування. Отримання тетрахлориду титана. Розрахунок складу шихти для плавки.
  
  курсовая работа [287,7 K], добавлен 09.06.2014
  

• Нетрадиційні методи обробки металів

  Сутність електроерозійних методів обробки металу, її різновиди; фізичні процеси, що відбуваються при обробці. Відмінні риси та основні, технологічні особливості і достоїнства електрохімічних методів. Технологічні процеси лазерної обробки матеріалів.
  
  контрольная работа [2,0 M], добавлен 15.09.2010
  

• Основи технології виробництва і ремонту автомобілів

  Масовий випуск основних класів деталей автомобілів. Вибір заготовок, оптимізація елементів технологічного процесу. Закономірності втрат властивостей деталей з класифікацією дефектів. Технологічні процеси розбірно-очисних робіт, способи дефекації деталей.
  
  книга [8,0 M], добавлен 06.03.2010
  

• Технологічні процеси обробки заготовок

  Структура технологічного процесу механічної обробки заготовки. Техніко-економічна оцінка технологічних процесів. Термічна і хіміко-термічна обробка заготовок і деталей. Технології одержання зварних з'єднань. Технологічні процеси паяння, клепання, клеєння.
  
  реферат [2,2 M], добавлен 15.12.2010
  

• Випробування механічних властивостей і випробування довговічності матеріалів

  Конструкційна міцність матеріалів і способи її підвищення. Класифікація механічних властивостей, їх визначення при динамічному навантаженні. Вимірювання твердості за Брінеллем, Роквеллом, Віккерсом. Використовування випробувань механічних властивостей.
  
  курсовая работа [2,1 M], добавлен 19.11.2010
  

• Оброблення опори

  Встановлення типу і організаційної формі виробництва. Розроблення технологічного маршруту обробки деталі. Аналіз і відпрацювання конструкції деталі на технологічність. Вибір способу отримання заготовки, технологічних баз та методів оброблення поверхонь.
  
  курсовая работа [508,4 K], добавлен 14.02.2013
  

• Розроблення технологічного процесу оброблення для деталі "Корпус ДПТМ 999.100.001"

  Службове призначення деталі "Корпус", аналіз технічних умов та норм точності. Попереднє встановлення типу та організаційної форми виробництва. Відпрацювання конструкції деталі на технологічність. Вибір способу отримання заготовки та оброблення поверхонь.
  
  курсовая работа [983,3 K], добавлен 23.06.2010
  

• Матеріальний баланс одержання титанових шлаків

  Властивості та застосування титана. Магнієтермічний спосіб отримання титанової губки. Технологія отримання титанового шлаку. Обладнання для отримання титанового шлаку. Витрата сировини, матеріалів на 1 т ільменітового концентрату та титанистого шлаку.
  
  курсовая работа [358,8 K], добавлен 06.11.2015
  

• Вибір оптимальних технологічних параметрів виробництва шамотних вогнетривів і їх взаємозв’язок з основними властивостями виробів

  Умови служби шамотних вогнетривів для футеровки вагранок і вимоги, які пред'являються до якості виробів. Взаємозв'язок властивостей вогнетривів з параметрами технології їх виготовлення. Оптимальні технологічні параметри виготовлення шамотних вогнетривів.
  
  курсовая работа [849,6 K], добавлен 04.02.2010
  

• Мікроструктура зносостійких чавунів для виготовлення промислових мелючих куль

  Вітчизняний досвід використання мелючих куль та фактори, що визначають їх робочу стійкість. Дослідження оптимального складу хромистого чавуну. Граничні умови фізичних, механічних та експлуатаційних властивостей, що забезпечують ефективну роботу млинів.
  
  реферат [29,1 K], добавлен 10.07.2010
  

• Системи технологій плодоовочеконсервної промисловості

  Технологічні процеси виготовлення засобів виробництва і предметів споживання. Шляхи скорочення часу на виконання технологічної операції. Асортимент продукції при переробці овочів та плодів. Технологічна схема консервування. Квашення плодів і ягід.
  
  реферат [57,6 K], добавлен 07.04.2011
  

• Дослідження забруднення моторних масел та способів його очищення

  Вплив забруднення моторних масел на їхні технологічні властивості, характеристика методів і технічних засобів для їх регенерації та відновлення якості. Суть мікрофільтрації та її значення для покращення антифрикційних властивостей моторних масел.
  
  реферат [7,1 M], добавлен 19.03.2010
  

• Технологічні особливості виробництва вуглецевого феромарганцю ФМн78Б і ВМСН78 в умовах ПЦ № 3 ПАТ "ЗЗФ"

  Сучасний стан електрометалургійного виробництва в Україні. Фізико-хімічні основи пірометалургійного способу дефосфорації марганцевих концентратів. Розрахунок шихти і теплового балансу виплавки вуглецевого феромарганцю і ШМП78 в умовах ПЦ № 3 ВАТ "ЗЗФ".
  
  курсовая работа [1,2 M], добавлен 19.08.2014
  

• Розрахунок та проектування парофазного конвертора метану в установці отримання азотно-водневої суміші

  Отримання азотно-водневої суміші для виробництва синтетичного аміаку. Фізико-хімічні основи процесу та його кінетика. Вибір технологічної схеми агрегату синтезу аміаку. Проект парофазного конвертора метану. Охорона навколишнього середовища та праці.
  
  курсовая работа [1,7 M], добавлен 22.02.2012
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам