Огляд процесів взаємодії металевого розплаву з елементами модифікуючих присадок. Встановлення закономірностей, що регламентують технологію одержання чавуну з кулястими включеннями графіту. Аналіз властивостей чавуну з кулястим графітом після тверднення.
Аннотация к работе
Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук Процеси взаємодії активних елементів модифікуючих добавок з рідким металом при одержанні високоміцного чавунуРобота виконана в Фізико-технологічному інституті металів та сплавів Національної Академії Наук України Науковий керівник:доктор технічних наук, професор Шуміхін Володимир Сергійович, Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України, завідувач відділу Офіційні опоненти:доктор технічних наук Бубликов Валентин Борисович, Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України, завідувач відділу кандидат технічних наук, доцент Сиропоршнев Леонід Миколайович, Національний технічний університет України “КПІ”, кафедра ливарного виробництва чорних та кольорових металів, Міністерство освіти і науки України, зам. декана З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Фізико-технологічного інституту металів та сплавів НАН України за адресою: 03680 м.Дослідження процесів взаємодії модифікаторів з чавуном при різних методах його обробки проводились у багатьох наукових центрах і інститутах в Україні (ФТІМС, ДМЕТІ, КПІ, НДІСЗЛ, з-д им. В даний час продовжуються дослідження й оптимізація процесів модифікування чавуну, вивчення механізму взаємодії модифікаторів з розплавом і розробка нових ефективних модифікаторів. Метою роботи є дослідження процесів взаємодії металевого розплаву з елементами модифікуючих присадок і встановлення закономірностей, що регламентують технологію одержання чавуну з кулястими включеннями графіту. Предметом дослідження є якісні і кількісні характеристики процесів взаємодії, структура і властивості чавуну з кулястим графітом після тверднення, визначення раціональних концентрацій елементів, що модифікують, і оптимальних технологічних параметрів обробки рідкого металу. Встановлено кінетику десульфурації чавуну і параметри взаємодії порошкового дроту, що містить магній, з чавуном; результати дослідження використані для удосконалювання процесів модифікування і рафінування чавунів, підбора складу модифікаторів, оптимізації технологічних параметрів обробки металу.Ребіндером класифікації, яка розділяє всі різноманітні присадки, що модифікують, на дві великі групи, які включають відповідно модифікатори I і II роду, запропонували розбивку цих груп на відповідні підгрупи, що деталізують механізм впливу модифікаторів на розплав. Дія активних елементів, які відносяться до модифікаторів I і II роду, на процес кристалізації складається насамперед у їхньому впливі на розміри і стійкість мікроугруповань у розплавах у передкристалізаційний період та в зміні величини переохолодження. Проаналізовано літературні дані по термодинаміці і кінетиці взаємодії модифікаторів з розплавом. При введенні в рідкий чавун активних елементів активність кисню в розплаві спочатку різко знижується, що свідчить про інтенсивну взаємодію цих елементів з киснем, а потім, при подальшому збільшенні добавки елемента фіксується на постійному рівні, який визначається головним чином спорідненістю цього елемента до кисню. Після розкислення чавун досить швидко знову насичується киснем з повітря, причому швидкість насичення розплаву киснем близька для різних його концентрацій у розплаві після його рафінування (рис.1.Проведено комплекс досліджень взаємодії активних елементів Mg, B, Ti, Zr та Ce з рідкими сплавами системи Fe-C-Si, що дозволило встановити ефективність застосування зазначених елементів для рафінування рідкого чавуну, визначити їхній вплив на характер адгезіонної взаємодії розплаву з графітом, формоутворення графіту під час кристалізації чавуну, структуру і властивості металу у виливках. 3.При рафінуванні чавуну шляхом послідовного вводу в нього малих добавок магнію зміна концентрацій елементів у чавуні носить наступний характер: у початковий період практично весь уведений магній витрачається на розкислення аж до зниження активності кисню в розплаві до рівня 10-5. 5.Визначено інтервали концентрацій магнію і церію, при яких спостерігається їх інвертний вплив на міжфазну взаємодію в системі графіт - розплав і, відповідно, зміна величини енергії адгезії на базисній і призматичній площинах графіту. Встановлено, що наявність у залізо-кремній-вуглецевому розплаві магнію у кількості 0,03%, або церію у кількості 0,08% вже призводить до істотного підвищення поверхневого натягу сплаву, а також до зміни співвідношення енергії адгезії розплаву на базисній кристалографічній площині графіту (00l) і енергії адгезії на призматичній площині (hk0). 6.Встановлено, що розплави Fe-Сн-2%Si, які містять активні елементи - бор (0,10 %), титан (0,12 %) або цирконій (0,15%) мають позитивну різницю енергій адгезії на базисній і призматичній гранях графіту (Wa00l > Wahk0), однак поверхневий натяг цих розплавів істотно нижче, ніж у сплавів, що містять магній або церій.