Формирование микроструктуры чугуна с компактной формой графита на основе изучения образования центров его кристаллизации в расплаве

• Автор: Богданов, Роман Александрович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Брянск
• Количество страниц: 106 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.

Глава 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР.

1.1 Связь структуры и свойств чугуна.

1.2 Природа центров кристаллизации графита в чугуне

1.3 Влияние химического состава на форму включений рафита в чугуне.

1.4 Влияние модифицирования на форму включений графита в чугуне.

1.5 Влияния технологии плавки и шихтовых материалов на форму включений графита в чугуне.
1.6 Влияние физических свойств и строения расплава чугуна на форму включений графита в чугуне.

1.7 Влияние скорости охлаждения на форму включений графита и структуру нууна

1.8 Термическая обработка

1.9 Выводы.
Глава 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Методика проведения экспериментальных плавок чугуна
2.2 Методика проведения механических испытаний.
2.3 Методика проведения металлографических исследований
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИРОДЫ ЦЕНТРОВ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ГРАФИТА В РАСПЛАВЕ ЧУГУНА МИКРОРЕЫТГЕНО
СПЕКТРАЛЬНЫМ А АЛИЗОМ
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СТРУКТУРООБРАЗУЮЩИХ ФАКТОРОВ НА ФОРМУ ВКЛЮЧЕНИЙ ГРАФИТА В ЧУГУНЕ И . РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК
С ЗАДАННОЙ СТРУКТУРОЙ
4.1 Исследование влияния физикохимических процессов на структуру чугуна.
4.2 Исследование влияния химического состава чугуна на строение его расплава и структуру отливок.
4.3 Исследование влияния скорости затвердевания расплава чугуна на структуру отливок
4.4 Выводы.
Глава 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И ОПЫТНОПРОМЫШЛЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ПОЛУЧЕНИЮ ОТЛИВОК ИЗ ЧУГУНА С ШАРОВИДНОЙ И ВЕРМИКУЛЯРНОЙ ФОРМОЙ ГРАФИТА БЕЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОДИФИКАТОРОВ С МАГНИЕМ И РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ.
5.1 Опытнопромышленные исследования влияния химического состава и модифицирования на механические свойства и структуру отливок из высокопрочного чугуна, получаемого на производстве
5.2 Экспериментальные исследования по получению в лабораторных условиях чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом без магния
и редкоземельных элементов.
5.3 Опытнопромышленные исследования по получению чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом с использованием силикокальция и силикобария.
5.4 Опытнопромышленные исследования влияния термообработки на микроструктуру и механические свойства отливок из чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом.
5.5 Выводы.
5.6 Расчет ожидаемого экономического эффекта от внедрения научно
исследовательской работы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАН 1ЫХ ИСТОЧНИКОВ.
Принятые сокращения
ЦК Г центр кристаллизации графита
Г графит
ВЧ высокопрочный чугун
ЧИП чугун с шаровидным графитом
ЧВГ чугун с вермикулярным графитом
ЧПГ чугун с пластинчатым графитом
Г1АЭ поверхностноактивные элементы
величина суммарного значения потенциалов ионизации валентных электронов их атомов
ЫМВ неметаллические включения
А аустенит
Ц цементит
Ф феррит
П перлит
Ва барий
Са кальций
КИР кривая интенсивности рассеивания рентгеновских лучей
ЦЗЛ ЗАО УК БМЗ центральнозаводская лаборатория Закрытое Акционерное Общество Брянский машиностроительный завод
1II ГГ платиноплатинородиевая термопара
МРА микрорентгеноспектральный анализ
Оже метод электронный спектроскопии.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Этот конструкционный материал обладает комплексом ценных физикомеханических свойств, поэтому его используют для изготовления литых изделий ответственного назначения во многих отраслях промышленности. Отливки из чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом в настоящее время получают модифицированием расплава чугуна модификаторами с магнием и редкоземельными элементами, применение которых сопровождается пироэффектом и дымовыделением, ухудшающими санитарные и экологические условия окружающей среды. Условия образования шаровидного и вермикулярного графита в чугуне, несмотря на многочисленные исследования, не имеют однозначного толкования. Форма включений графита в чугуне обусловлена условиями их роста в расплаве чугуна, однако о механизме этого процесса до сих пор ведутся дискуссии, так как существуют разные представления о природе центров кристаллизации графита в расплаве чугуна и их взаимодействия с расплавом. Существует несколько гипотез о природе центров кристаллизации фафита в чугуне и условий образования в нем различных форм графита. В последнее время обсуждаются теории гетерогенного зародышеобразования и формообразования фафита на различных типах неметаллических включений в расплаве чугуна. Поэтому актуальной проблемой для теории и практики получения отливок из чугуна является изучение природы центров кристаллизации фафита в его расплаве и разработка на этой основе экологически чистых способов получения чугуна с шаровидным и вермикулярным фафитом без использования модификаторов с магнием и редкоземельными элементами. Цель работы получение микроструктуры чугуна с компактной формой графита с использованием силикокальция и силикобария на основе исследования природы центров его кристаллизации в расплаве чугуна. Экспериментальное изучение природы центров кристаллизации графита в чугуне. Изучение влияния типа графитной фазы в промышленной шихте на микрост руктуру отливок из чугуна. Исследование направленности влияния элементов на микроструктуру чугуна на основе электронного строения их атомов. Разработка экологически чистого процесса получения чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом без использования модификаторов с магнием и редкоземельными элементами на основе изучения природы центров кристаллизации графита в чугуне и исследования направленности влияния элементов на микроструктуру чугуна. Проведение исследований по выявлению влияния термообработки на количество перлита, феррита и бейнита в отливках из чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом, полученных с использованием силикокальция и силикобария. Методы исследования. Достоверность выводов и практические рекомендации подтверждаются применением проверенных методик структурного анализа и обработки данных, экспериментальными и опытна промышленными исследованиями. Ва и Са имеют низкие значения 1В и поэтому обладают повышенным сродством к поверхностноактивным примесям расплава чугуна, в силу чего могут быть использованы в модификаторах для получения чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом. Данные экспериментальных исследований природы центров кристаллизации графита в расплаве чугуна и влияния различных структурообразующих факторов на форму включений графита в нем. Связь стандартных значений изобарноизотермических потенциалов образования оксидов, сульфидов, нитридов, карбидов входящих в чугун элементов с величиной суммарного значения потенциалов ионизации валентных электронов атомов образующих их элементов. Данные экспериментальных и опытнопромышленных исследований по получению огливок из чугуна с шаровидной и вермикулярной формой графита без использования модификаторов с магнием и редкоземельными элементами и с различной металлической матрицей путем термообработки. Апробация работы. Брянск, г. VIII съезд литейщиков РостовнаДону, г. Внедрение результатов. Способ получения отливок с шаровидной и вермикулярной формой графита без использования модификаторов с магнием и редкоземельными элементами прошел промышленное опробование на ЗЛО УК БМЗ, на что имеется акт внедрения.