Разработка технологии устранения отбела в отливках из серого чугуна марки СЧ30 обработкой расплава комплексным смесевым дисперсным модификатором на основе углерода и кремния

• Автор: Чайкин, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 178 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ.
Введение

Глава 1. Закономерности структурообразования при затвердевании серого чугуна

1.1. Структуры и свойства серого чугуна.

1.1.1. Фазовый состав и свойства чугуна.

1.1.2. Строение жидкого чугуна.

1.2. Затвердевание серого чугуна и образование отбела

1.2.1. Экспериментальные подходы к изучению кристаллизации чугуна

1.2.2. Основные закономерности затвердевания серого чугуна.

1.3. Модифицирование и модификаторы для внепечной обработки

расплава чугуна.
1.3.1. Современное состояние теории модифицирования чугуна.
1.3.2. Традиционные модификаторы для внепечной обработки.
1.3.3. Влияние кремния на чугун
1.3.4. Смесевые графитизирующие модификаторы для чугуна
Выводы к главе 1.
Глава 2. Обоснование и анализ возможных определяющих воздействий на структуры жидкого чугуна для эффективного устранения отбела
2.1. Теоретические предпосылки для разработки смесевого комплексного дисперсного модификатора
2.2. Экспериментальное подтверждение модифицирующего влияния дисперсных частиц углерода и кремния на расплав серого чугуна.
Выводы к главе 2.
Глава 3. Выбор материалов и разработка состава комплексного смессвого дисперсного модификатора
3.1. Теоретические предпосылки выбора материалов.
3.1.1. Обоснование выбора углеродсодержащего материала.
стр.
3.1.2. Обоснование выбора кремнийсодержащего материала
3.2. Исследование зернового состава выбранных материалов
3.3. Методика проведения исследований по разработке состава модификатора.
3.4. Разработка состава модификатора
Выводы к главе 3.
Глава 4. Практическое применение результатов исследований и
внедрение в производство
4.1. Внедрение разработанного модификатора в ОАО ЧАЗ1
4.1.1. Технологические проблемы изготовления отливки клин
фрикционный.
4.1.2. Методика проведения статистического анализа
4.1.3. Статистический анализ показателей качества чугуна
4.1.4. Методика моделирования процесса модифицирования
4.1.5. Моделирование процесса модифицирования.
4.1.6. Опытные плавки и внедрение в производство
4.2. Внедрение модифицирования в ОАО Автодизель ЯМЗ
Выводы к главе 4.
Общие выводы
Литература


В данном случае процесс перехода через неустойчивость подобен неустойчивости Бенара, наблюдающуюся при нагреве жидкости снизу. Достижение АТ(ф определяет смену механизма диссипации энергии — переход от потоков тепла, контролируемых теплопроводностью, к конвективным потокам [7]. При этом переходе самоорганизуются шестиугольные ячейки (ячейки Бенара) как результат активизации вертикальных потоков и локализованного обмена энергией с окружающей средой преимущественно по этим границам. Однако, создание замкнутой молекулы из шестиугольных кластеров углерода невозможно, не разрушая некоторые шестиугольники. Так в совершенной молекуле Сбо каждый атом одновременно принадлежит двум шестиугольникам и одному пятиугольнику, так что структура кластера Сбо состоит из шестиугольников, каждый из которых граничит с 3 пятиугольниками и 3 шестиугольниками. В этом видят яркий пример самоорганизации и самостабилизации структуры, приведшей к самоподобию замкнутых углеродных молекул. Константой самоподобия при этом может быть золотая пропорция (Др), являющаяся характеристикой вращательной симметрии пятого порядка. С помощью Ар пытаются выделять самоподобные кластеры углерода, так как отношение числа атомов в замкнутой молекуле углерода при переходе от одной самостабилизированной структуры к другой остается постоянным и равным второму корню обобщенней золотой пропорции Ар = 0,5 []. В технологическом процессе синтеза фуллеренов с использованием графитовых электродов, через которые протекает электрический ток, градиент температур обеспечивается буферным газом (гелием), заполняющим камеру. Наличие в фуллерене структурного элемента в виде шестиугольного кластера связывают с отрывом с поверхности графита фрагментов с шестиугольными ячейками. Они, попадая на охлажденную поверхность, спонтанно переходят из плоской конфигурации в сферическую путем частичной межатомной перестройки из шестиугольной конфигурации в пятиугольную []. Для фуллерена характерны следующие важнейшие свойства: 1. Наличие сферической поверхности раздела. Фиксированный уровень поверхностной энергии. Способность образовывать широчайший класс стабильных соединений: кластеров, интеркалятов, эндоэдралов, фуллеритов. Способность к полимеризации с образованием диссипативных структур. Возможность выделения фуллеренов из различных систем и их прямое исследование. Высокая термическая стабильность фуллерена до К []. Эндоэдрал (. Наночастица (0. Рис. В общем виде, в зависимости от рассматриваемого масштаба системы, развитие углеродных структур в расплаве чугуна можно показать следующей схемой: атом углерода —> кластер —> фуллерен —> углеродная наночастица —> кристалл графита (включение графита). Рис. Кремний — третий компонент технических чугунов. Он характеризуется электронной структурой 2рб3зр2. В обычных условиях кремний имеет тетраэдрическую упаковку атомов. Четыре внешних б- и р-электрона каждого атома спариваются с такими же электронами четырех соседних атомов, образуя ковалентные связи [6]. Помимо углерода и кремния, технические чугуны содержат и другие примеси. К обычным примесям относятся фосфор, сера, марганец, водород, азот, кислород. Наиболее распространенными легирующими элементами являются никель, хром, алюминий, медь, титан, молибден, вольфрам, ванадий. Легирующими элементами могут быть и обычные примеси (Мп, , Р) при повышенном их содержании. Твердые растворы в чугунах имеют в качестве растворителя железо. В зависимости от его состояния различают твердые растворы а, у и б. Раствор а-Ре (5-Ре), называемый ферритом, характеризуется кубической объемноцен-трированной решеткой. Различают высокотемпературный 5-феррит и низкотемпературный а-феррит (или просто феррит), хотя их атомные структуры одинаковы. Раствор у-Ре, называемый аустенитом, характеризуется кубической гранецентрированной решеткой [6]. Карбиды имеют особую атомную структуру, отличающейся от структуры составляющих их элементов (Ре, С, Мп, Сг и др. В обычных промышленных чугунах образуется карбид железа Ре3С— цементит, содержащий 6,% С.