Комбинированное влияние технологических параметров модифицирования и микролегирования на структуру и свойства конструкционных чугунов

• Автор: Болдырев, Денис Алексеевич
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 294 с. : 43 ил.

1. Процессы формирования структуры в конструкционных

чугунах.

1.1. Серые чугуны с пластинчатой формой графита СЧПГ.

1.1.1. Механизмы зарождения и роста пластинчатого графита

1.1.2. Влияния химического состава чугуна на зарождение и рост пластинчатого графита, технологические методы управления формированием оптимальной структуры СЧПГ

1.1.3. Микролегирование как метод управления свойствами

СЧПГ через изменение их структурного состояния

1.2. Высокопрочные чугуны с шаровидной формой графита

ВЧШГ.

1.2.1. Факторы, определяющие зарождение и рост шаровидной формы графита

1.2.2. Технологические методы управления формированием шаровидной формы графита в чугуне
1.2.3. Микролегирование как метод управления свойствами ВЧШГ через изменение их структурного состояния.
1.3. Модифицирование и микролегирование чугунов с вермикулярной формой графита ЧВГ
1.4. Постановка задач исследования.
2. Применяемое экспериментальное и аналитическое оборудование, методическое обеспечение и опытные образцы.
3. Разработка новых технологий ковшевого модифицирования чугуна с компактными формами графита ВЧШГ и ЧВГ с заданными структурой
и комплексом свойств
3.1. Структурообразование в ВЧШГ, обработанном тяжлыми лигатурами па никелевой и медной основах.
3.2. Совершенствование и оптимизация технологий получения
ВЧШГ и ЧВГ с использованием лгких лигатур.
3.2.1. Оптимизация технологии получения ВЧШГ в
мелкосерийном производстве
3.2.2. Разработка промышленных технологий получения ВЧН1Г
и ЧВГ с оптимальной структурой.
3.3. Выводы
4. Влияние технологии внутриформенного модифицирования ВЧШГ и
ЧВГ на получение стабильного структурного состояния 6
4.1. Исследование влияния лантана в магниевом модификаторе на формирование шаровидного графита заданной морфологии
4.2. Подбор оптимального соотношения магния и РЗМ для получения отливок из ЧВГ со стабилизированной структурой
матрицы
4.3. Разработка технологической схемы получения ЧВГ безмагииевым модификатором с РЗМ
4.4. Выводы.
5. Получение требуемых механических свойств ВЧШГ управлением процессами структурообразования с применением новых технологий графитизирующего модифицирования
5.1. Использование классических модификаторов на основе ферросилиция для графитизирующего модифицирования
5.2. Использование комплексных смесевых модификаторов нового поколения для графитизирующего модифицирования ВЧШГ
5.3. Вторичное графитизирующее модифицирование как метод стабилизации процессов кристаллизации при нарушении технологии
выплавки ВЧШГ и его последующей обработки 4
5.4. Выводы.
6. Структурообразование в СЧЗ1Г при графитизирующем модифицировании с учтом конструкционных особенностей отливки и е химического состава.
6.1. Влияние габаритов отливки на формирование оптимальной
структуры СЧПГ.
6.2. Влияние содержания серы в чугуне на формирование
оптимальной структуры СЧПГ
6.3. Использование встречного модифицирования и комплексных смесевых модификаторов нового поколения для стабилизации процессов кристаллизации СЧПГ
6.4. Выводы.
7. Методы получения заданного структурного состояния в тяжлонагруженных деталях из СЧПГ за счт микролегирования.
7.1. Исследование влияния микрободавок серы на структуру и свойства СЧПГ для тормозных дисков.
7.2. Исследование влияния микролегирующих добавок карбидообразующих элементов на структуру и свойства СЧПГ для тормозных дисков.
7.3. Исследование влияния баланса содержания углерода и кремния в углеродном эквиваленте на структуру и комплекс свойств СЧПГ для тормозных дисков
7.4. Выводы
8. Технология получения ответственных отливок из ВЧШГ с высокими пластическими характеристиками.
8.1. Исследование состава, структуры и свойств ответственных отливок из ВЧШГ
8.2. Рекомендации по промышленному использованию разработанной технологии для получения ответственных отливок из ВЧШГ.
8.3. Выводы.
Заключение.
Основные результаты и выводы.
Список использованной литературы


Они имеют высокое сродство к Ре и могут образовывать с ним устойчивые соединения, а также имеют повышенное сродство к С и могут образовывать устойчивые карбиды . При их концентрации в чугуне 5, они, вследствие высокого сродства к Ре, стремятся вытеснить атомы С в связи РеС, что приводит к образованию новых ЦКГ в расплаве чугуна. При их концентрации 5 образуются комплексные карбиды , что способствует отбелу чугуна. При концентрации, близкой к эквивалентной по отношению к Ре для А1 и Б образуются более устойчивые соединения, из которых вытесняется С и образуются новые ЦКГ, что способствует графитизации чугуна. При более высокой концентрации избыточные атомы образуют прочные карбиды, что способствует отбелу чугуна. Элементы О, Э и сходны с предыдущей подгруппой по отношению к Ре, но не образуют устойчивых карбидов. При их пониженной концентрации в расплаве чугуна, мало влияющей на активность ЦКГ, они стремятся вытеснить атомы С в связи РеС, чем способствуют графитизации чугуна . При повышенной концентрации элементы О, 8 и М, адсорбируясь на ЦКГ, дезактивируют их, чем способствуют отбелу чугуна. Элементы Ва, Са, Се, РЗМ и У в зависимости от их концентрации могут способствовать как графитизации, так и отбелу чугуна. Они химически очень активны по отношению к примесям в чугуне О, Я, и др. Ре и устойчивых карбидов, но обладают повышенной сорбционной склонностью . ЦКГ, чем способствуют их активации и графитизации чугуна. Однако при достижении концентрации сверх необходимой для связывания примесей, они, замещая атомы Ре, усиливают связь РеС, а, адсорбируясь на ЦКГ, дезактивируют их, способствуя отбелу чугуна. Элементы Бп, БЪ, 8е, Те и В1 способствуют только отбелу чугуна. Они не образуют устойчивых соединений с Ре, но, в то же время, не образуют и устойчивых карбидов, хотя и являются поверхностноактивными . Поэтому они, замещая атомы Ре, усиливают связь РеС, а, адсорбируясь на ЦКГ, дезактивируют их, вызывая отбел чугуна. Фосфор способствует графитизации чугуна, так как он обладает повышенным сродством к Ре и может образовывать с ним устойчивые соединения. В то же время он не образует устойчивых карбидов и не обладает повышенной сорбционной склонностью , . С в связи РеС, чем и способствует графитизации чугуна. Углерод может способствовать как графитизации, так и отбелу чугуна. Он образует соединения с Ре, однако они малоустойчивы при высоких температурах , . При медленном охлаждении расплава в нм активно образуются новые ЦКГ под воздействием С, что и способствует графитизации чугуна. При быстром охлаждении расплава чугуна процесс образования новых ЦКГ не успевает развиваться, в то же время могут образовываться карбиды Ре, что и может служить причиной его отбела. Таким образом, направленность влияния химических элементов в чугуне на его графитизацию и отбел, оценивается следующим рядом табл. Карбидообразующие элементы являются по отношению к железу акцепторами. Для них характерен переход электронов от атома железа к атомам легирующих элементов. СС, увеличивают растворимость углерода в расплаве и усиливают энергию связи СХ . Таблица 1. Си, 1, Со, Ъи, Р А1, ,, гг, ТС, 6, V, Мо, Сг, Мп, С, О, 8, . Карбидообразующие элементы по сродству к углероду располагаются в следующей возрастающей последовательности РеМпСгМоУТ. Марганец растворяется в цементите с образованием карбида Ре, Мп3С. Хром и молибден, в зависимости от содержания, входят в карбиды Ре или образуют самостоятельные карбиды. Титан и ванадий образуют только свои карбиды ТСС и УС . Система РеСМп. При содержании Мп до структура чугуна представлена следующими составляющими феррит, перлит, мартенсит, аустенит, ледебурит и их смесями различной дисперсности. Карбиды представляют собой комплекс Ре, Мп3С с различным содержание марганца. Самостоятельных карбидов Мп не образует даже при высоких содержаниях С и Мп. Для чугунов с МпС 4 содержание Мп в карбиде составляет и более. Повышение содержания С при постоянном содержании Мп приводит к непрерывному росту износостойкости. Действие Мп на износостойкость при постоянном содержании С носит экстремальный характер. Максимальной износостойкостью обладают чугуны с 6. Мп.