Получение микроструктуры чугуна с компактной формой графита с использованием силикокальция и силикобария на основе исследования природы центров его кристаллизации в расплаве чугуна - Автореферат

Отливки из чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом в настоящее время получают модифицированием расплава чугуна модификаторами с магнием и редкоземельными элементами, применение которых сопровождается пироэффектом и дымовыделением, ухудшающими санитарные и экологические условия окружающей среды. Форма включений графита в чугуне обусловлена условиями их роста в расплаве чугуна, однако о механизме этого процесса до сих пор ведутся дискуссии, так как существуют разные представления о природе центров кристаллизации графита в расплаве чугуна и их взаимодействия с расплавом. Основные результаты работы получены на основе экспериментальных исследований с помощью микрорентгеноспектрального анализа микроструктуры чугунов с различной формой графита, модифицирования расплава чугуна, термообработки и теоретического анализа связи стандартных значений изобарно-изотермических потенциалов образования оксидов, сульфидов, нитридов, карбидов входящих в чугун элементов с величиной суммарного значения потенциалов ионизации валентных электронов их атомов. Научная новизна: - на основе экспериментальных исследований с помощью микрорентгеноспектрального анализа микроструктуры чугуна с различной формой графита, модифицирования расплава чугуна графитом и ферросилицием, усвоения науглероживателя в расплаве синтетического чугуна и влияния типа шихтовых материалов на графитную фазу в отливках установлено, что центрами кристаллизации графита в расплаве промышленного чугуна при невысоком его перегреве являются попадающие из шихты и недорастворившиеся в расплаве включения графита, а не имеющиеся в нем оксисульфидные и оксидные неметаллические включения; установлена связь величины стандартных значений изобарно-изотермических потенциалов образования оксидов, сульфидов, нитридов, карбидов с величиной суммарного значения потенциалов ионизации валентных электронов атомов (?ІВ), по которому можно оценивать порядок протекания физико-химических реакций в расплаве чугуна и тем самым определять направленность влияния элементов на микроструктуру чугуна и на взаимосвязь их с центрами кристаллизации графита, определяющую формообразование включений графита в чугуне;Самарин и другие, рассматривали структурные изменения в чугуне, связанные с его структурно-чувствительными свойствами, которые указывают, что в расплаве промышленного чугуна находятся микровключения графита, которые могут выступать в качестве центра графита. В зарубежной литературе утверждается, что в качестве возможных центров гетерогенного образования зародышей графита в расплаве чугуна могут выступать два вида находящихся в нем неметаллических включений: сульфиды и оксисиликаты в виде простых или сложных соединений, образование которых термодинамически возможно в ходе выплавки или обработки модификаторами расплавов чугунов, однако нет экспериментальных данных по изоморфности кристаллической решетки неметаллического включения с решеткой графита. Из литературы известно, что между поверхностным натяжением расплава чугуна и структурой графита в чугуне существует зависимость, которая показывает, что с увеличением поверхностного натяжения расплава чугуна количество графита и размер его включений уменьшаются (рис. С целью установления природы центров кристаллизации графита в чугуне проводили экспериментальные исследования содержания элементов в чугуне с различной формой графита методом локального микрорентгеноспектрального анализа на микроанализаторе «Камека». 4) имеется экстремум, расположенный в металлической матрице у включения графита и характеризующий высокое содержание Si, что свидетельствует о наличии неметаллического включения SIO2, а расположение ее по отношению к КИР фона Si? указывает на содержание Si в этом чугуне на уровне, обнаруживаемом химическим анализом, при этом чугун закристаллизовался с включениями графита.Проведенные микрорентгеноспектральные исследования микроструктуры чугуна, анализ литературных данных рентгеноструктурных исследований расплава чугуна, экспериментальные данные, полученные из разных шихт, с использованием разных модификаторов, показали, что центрами кристаллизации графита в расплаве промышленного чугуна являются попадающие из шихты и находящиеся в нем его микровключения, а не оксисульфидные и оксидные неметаллические включения. На основе теоретических исследований установлена связь стандартных значений изобарно-изотермических потенциалов (-?G0298) образования элементами оксидов, сульфидов, нитридов, карбидов с величиной суммарного значения потенциалов ионизации валентных электронов их атомов (?ІВ), которая определяет направленность химических реакций. По значению ?Ів элементов можно судить о прочности и типе образуемых ими соединений в чугуне, что может служить количественной характеристикой влияния элементов на физические свойства расплава чугуна и его микроструктуру.

2. Основное содержание работы