Выявление и использование особых структурных эффектов в чугунах стабильной системы Fe-C-Si

• Автор: Харитоненко, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Брянск
• Количество страниц: 189 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1 Состояние вопроса

1.1 Диаграмма состояния сплавов Ре С стабильная

система

1.2 Особенности структуры и свойств высокопрочных

чугунов с шаровидным графитом

1.3 Влияние химического состава на структуру и свойства

чугунов с шаровидным графитом

1.4 Термическая обработка ВЧШГ

1.5 Получение ферритных высокопрочных чугунов

1.6 Способы получения шаровидного графита в чугунах
1.7 Применение высокопрочных чугунов
1.8 Краткие выводы и задачи исследования
2 Расчет, построение и анализ диаграммы стабильного равновесия в
сплавах РеС
2.1 Межфазное распределение и ликвация кремния. Исходные данные для расчетов
2.2 Методика и пример расчета изотермических разрезов диаграммы
2.3 Построение и анализ изотермических разрезов диаграммы
2.4 Построение и анализ политсрмических разрезов диаграммы
2.5 Построение проекций диаграммы и разработка общей схемы моно и нонвариантных равновесий в системе
2.6 Выявление особых структурных эффектов и разработка
сплавов с проявлением этих эффектов
2.7 Исследование некоторых особенностей влияния олова в
сплавах системы РеСБп
2.8 Основные результаты и выводы по главе
3 Методика экспериментальных исследований
3.1 Объем и характер работ
3.2 Плавка и модифицирование
3.3 Термическая обработка отливок
3.4 Химический и фазовый анализ
3.5 Металлографический анализ
3.6 Механические испытания
3.7 Испытания на изнашивание и определение коэффициента трения
4 Разработка специальных ферритных ЧШГ и исследование особенностей их состава, структуры и свойств
4.1 Влияние химического состава и способа плавки чугунов на их микроструктуру
4.2 Влияние химического состава и способа плавки чугунов на их механические свойства
4.3 Влияние термической обработки чугунов на их структуру и механические свойства
4.4 Экспериментальное исследование проявления в кремнистых чугунах особых структурных эффектов
4.5 Разработка специальных ферритных чугунов с высокими механическими свойствами и способа их получения
4.6 Разработка антифрикционного чугуна с гетерогенизированным ферритом
4.7 Основные результаты и выводы по главе Основные результаты и выводы
Библиографический список использованной литературы Приложения
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Наиболее полные данные по диаграмме стабильного равновесия Ре-С- приведены в работах [6, ] с обобщением известных данных других исследователей. На рисунке 1. Точка V характеризует состав жидкой фазы, участвующей в эвтсктико-перитектической реакции, приведенной выше и предположительно протекающей при -°С [6]. На рисунке 1. Рисунок 1. Диаграмма Ре-Бі по данным [8, 1]. Пунктирными линиями на рисунке 1. Тальвег С'Ь* на рисунках 1. МЬ* - ферритно-графитной эвтектике, тальвег ВЬ' характеризует изменение состава псритектического сплава. Наиболее проблематично положение тальвега МЬ', которое не установлено ни экспериментальным, ни расчетным путем. Рисунок 1. На этих же рисунках показано и положение эвтектоидного ферритно-ірафитного тальвега Бу. С понижением температуры ниже нонвариантного равновесия по этому тальвегу смещается конодный эвтектоидный треугольник а+7+Г, выделившийся из четырехфазной области. Рисунок 1. На рисунке 1. На этих разрезах двухфазному равновесию жидкой фазы с графитом соответствует область Ь+Г. Малоуглеродистые сплавы затвердевают в виде феррита. На разрезах диаграммы этому состоянию соответствует область а. В малоуглеродистых сплавах, содержащих более 2,2% Бі, существует одна область а-фазы. При более низких концентрациях кремния на политермических разрезах существуют высокотемпературная и низкотемпературная области феррита, что можно увидеть на разрезе, соответствующем 2% 8І. С уменьшением концентрации кремния до 2 % а-область разделяется на высокотемпературную и низкотемпературную части сначала двухфазной областью а+у, а затем у-областыо и двумя областями а+у. Образовавшийся при кристаллизации сплавов аустенит при их охлаждении испытывает эвтектоидный распад на феррит и графит. Очень сильное влияние на положение и величину эвтектоидного интервала оказывает концентрация кремния в сплавах, повышая температуру этого превращения. Рисунок 1. Г с повышением содержания кремния в сплавах сначала расширяется, а затем сужается, подходя к изотермической плоскости эвтсктико-пери-тектического равновесия у+Ь<->у+Г. N. 6 % Бі мае. Содержание углерода, % мае. Рисунок 1. Содержание углерода, % мае. На рисунке 1. Ре-С- при 0, 0 и 0°С. Ыс=0, (3,% С по массе). Трехфазная область а+7+Г под действием кремния интенсивно расширяется и поднимается вверх. Видно также, что при увеличении содержания кремния эвтектический треугольник у+ЫТ медленно поднимается но шкале температур, что соответствует и данным работы []. Хотя система Ре-С- относится к наиболее хорошо изученным и для нее построено большое количество разрезов и проекций диаграмм состояния (как стабильной, так и метастабильной), некоторые явления в структурообразова-нии, а также особенности механических и эксплуатационных свойств сплавов с повышенным содержанием кремния оставались до сих пор необъясненными. В частности, аномальным казалось обнаруженное в работе [] не увеличение (как это обычно принято), а уменьшение термодинамической активности углерода в феррите под влиянием кремния. В работе [] подтверждено, что кремний при содержании около 3% уменьшает термодинамическую активность углерода в феррите. Механизм такого влияния кремния долгое время оставался неизвестным. Особые эффекты обнаружены и в структурообразовании Ре-Сспла-вов, в частности, изменение знака ликвации кремния в процессе кристаллизации сталей и чугунов, содержащих достаточное количество кремния [6]. Однако попытки встроить эту особенность системы Ре-С-, обнаруженную экспериментально, в диаграмму состояния [6], оказались неудачными в связи с тем, что при этом были нарушены основные правила геометрической термодинамики сплавов []. Перечисленные выше работы с изучением аномалий в системе Ре-С- были эпизодическими и не вскрывали механизм этих аномалий. Несмотря на то, что экспериментально спинодальное расслоение а-фазы в системе Ре- (рисунок 1. Рисунок 1. Разрезы диаграммы стабильного равновесия в сплавах системы Ре-С-$1 []. Содержание кремния Л^,-, ат. Га/ + / у 1 /' °? Содержание углерода №сУат. Содержание углерода Лгс, от.