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

Національна металургійна академія України Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наукДисертацію 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. 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. 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. 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.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. Але не зважаючи на це, виливки з цих чавунів потребують спеціальної теплової обробки, характеризуються незадовільною механічною оброблюваністю, схильні до утворення щілин і усадкової пористості. 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. 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.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. 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. Частіш за все для підвищення механічних, фізичних і експлуатаційних властивостей виливків застосовують хром, титан, алюміній, кремній. 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.Дослідження впливу хрому в інтервалі концентрацій 0,47…5,30 % на структуру і властивості виливків з білого та половинчастого чавунів дозволили встановити три концентраційні інтервали вмісту хрому, які відрізняються формуванням різної первинної структури при охолодженні виливків, що впливало на комплекс їх властивостей.

2. Основний зміст роботи