Разработка химических составов и технологии получения низколегированных термостойких чугунов для деталей стеклоформ

• Автор: Александров, Максим Валерьевич
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 155 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Глава 1. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДЕТАЛЕЙ СТЕКЛОФОРМ И ПУТИ ПОВЬДПЕНИЯ ИХ СТОЙКОСТИ

1.1 Особенности стекла как синтетического материала

1.2 Условия эксплуатации и основные причины низкой стойкости деталей стеклоформ

1.3 Оценка свойств материалов для изготовления деталей стеклоформ и пути повышения их эксплуатационной стойкости
1.4 Микролегирование как метод управления свойствами и структурообразованием чу гунов

1.5 Влияние скорости затвердевания и модифицирования расплава на

морфологию графита в чугуне

Выводы

Глава 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Выбор и подготовка образцов для исследования
2.2 Методика проведения экспериментальных плавок чугуна
2.3 Разработка технологической пробы на отбел
2.4 Определение химического состава
2.5 Изучение механических свойств
2.6 Термоциклирование
2.7 Методика исследования окалиностойкости чугунов
2.8 Определение теплопроводности
2.9 Исследование комплексного влияния скорости затвердевания расплава чугуна и навески сфероидизирующего модификатора на морфологию графита в отливках
2.10 Исследование процесса затвердевания отливок и методика его компьютерного моделирования
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ВЛИЯНИЯ ХАРАКТЕРА ТЕПЛООБМЕНА МЕЖДУ ОТЛИВКОЙ И ФОРМОЙ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ЧУГУНОВ
3.1 Особенности теплообмена между отливкой и формой
3.2 Расчет скорости затвердевания отливки при различных режимах охлаждения. Математическая модель процесса затвердевания отливки
3.3 Исследование влияния скорости затвердевания и коэффициента теплопередачи на формирование микроструктуры и свойств деталей стеклоформ
3.4 Повышение эффективности модифицирования чугуна для отливок стеклоформ посредством интенсификации процесса графитообразования..
3.5 Разработка модели для расчета величины отбела как фактора, зависящего
от скорости затвердевания
Выводы
Глава 4. ПОЛУЧЕНИЕ ЗАДАННОГО СТРУКТУРНОГО СОСТОЯНИЯ И СВОЙСТВ ДЕТАЛЕЙ СТЕКЛОФОРМ ИЗ СЧПГ ЗА СЧЕТ МИКРОЛЕГИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПАРАМЕТРАМИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВОК
4.1 Исследование структурных изменений в чугунах для деталей стеклоформ в ходе их эксплуатации
4.2 Требования к структуре низколегированных СЧПГ для деталей стеклоформ
4.3 Разработка легирующего комплекса и оптимизация химического состава низколегированного термостойкого чугуна дтя деталей стеклоформ
4.4 Подбор режима термической обработки литых заготовок для деталей стеклоформ

4.5 Разработка технологии получения низколегированного термостойкого
чугуна для деталей стеклоформ
Выводы
Глава 5. РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК ИЗ ТЕРМОСТОЙКОГО ЧВГ С ЗАДАННОЙ СТРУКТУРОЙ И КОМПЛЕКСОМ СВОЙСТВ ДЛЯ ДЕТАЛЕЙ СТЕКЛОФОРМ
5.1 Анализ технологических процессов получения ЧВГ
5.2 Экспериментальные исследования по получению заданного структурного состояния и свойств деталей сгеклоформ из ЧВГ
5.3 Совершенствование технологии получения ЧВГ в производственных
условиях
Выводы
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

кальций, стронций, барий, церий (при медленном охлаждении). При быстром охлаждении такой эффект проявляется при введении также олова.
Переохлаждение при кристаллизации как явление было открыто Фаренгейтом в 1724 г. Огромный шаг в изучении данного явления и развитии теории кристаллизации металлов сделал Г. Тамман в начале XX века.
Для образования кристаллов из расплава требуются центры кристаллизации (зародыши). Несамопроизвольное образование зародышей обусловлено прохождением металлургических реакций и образованием их продуктов или связано с попаданием в расплав включений (например, из футеровки печи, шихты). Для самопроизвольной кристаллизации характерно образование зародышей в самом расплаве под действием переохлаждения.
Кристаллизацию данного типа наблюдал Г. Тамман у чистых веществ, быстрым охлаждением которых добивались начала самопроизвольной кристаллизации при температуре значительно ниже температуры затвердевания, т.е. в условиях значительного переохлаждения (до нескольких сотен градусов).
Однако теорию Таммана нельзя применить к кристаллизации чугунов, расплавы которых представляют не чистые вещества, а дисперсные системы с коллоидной микронеоднородностыо, в которых присутствуют группировки с наследственной структурой сплава и графитовые образования. В этом случае самопроизвольная кристаллизация маловероятна, а переохлаждение, необходимое для начала затвердевания (температура псевдоликвидуса [103]), относительно невелико и составляет обычно несколько градусов.
При затвердевании чугуна зародыши графита проходят стадию роста в кинетическом режиме, при котором размер кристалла графита лимитируется линейной скоростью роста его граней в расплаве чугуна, что связано с межфазным натяжением на границе "кристалл графита-расплав". По мере возрастания переохлаждения в жидко-твердой области увеличивается скорость роста кристалла графита и диффузионного потока углерода к его поверхности. По достижении некоторой стадии переохлаждения расплава наступает диффузионный режим роста графитовой фазы, а скорость диффузии атомов углерода к растущему кристаллу замедляется и лимитирует рост граней графита. Отмеченный механизм формирования графитовой фазы подтверждается в работах Тиллера и Джексона [104].