Роль примесей Zr, Ti, Cr, B и Sb в формировании структуры и свойств чугуна для отливок

• Автор: Картошкин, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 229 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Состояние вопроса, анализ производственных и литературных данных

1.2. Краткие выводы и задачи исследования.

ГЛАВА 2 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.

2.1. Объект исследований

2.2. Приготовление образцов для исследований

2.2.1. Чистые ГеС сплавы.

2.2.2. Промышленные чугуны

2.2.3. Методика проведения дифференциальнотермического анализа.

2.3. Исследование литейных свойств
2.4. Исследование механических свойств
2.4.1. Измерение твердости по Виккерсу
2.4.2. Измерение прочности при растяжении.
2.5. Исследование образцов
2.6. Методика проведения вторичнойионной массспектрометрии
ГЛАВА 3. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ В, 8Ь И л НА КОЭФФИЦИЕНТЫ
АКТИВНОСТИ И ДИФФУЗИИ УГЛЕРОДА В РАСПЛАВЕ.
ГЛАВА 4. РОЛЬ 2г В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ ЧУГУНОВ.
4.1. Влияние циркония на формирование структуры и параметры кристаллизации бинарных ЕеС сплавов
4.2. Влияние циркония на формирование структуры, параметры кристаллизации
и свойства промышленного чугуна.
4.2.1 Влияние циркония на формирование структуры и параметры кристаллизации промышленного чугуна
4.2.2. Влияние циркония на литейные свойства заэвтектического чугуна
ГЛАВА 5. РОЛЬ П В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ ЧУГУНОВ
5.1. Влияние титана на формирование структуры и параметры кристаллизации бинарного ГеС сплава.
5.2. Влияние титана на формирование структуры, параметры кристаллизации и свойства промышленного чугуна.
5.2.1. Воздействие титана на микроструктуру и параметры кристаллизации заэвгектического чугуна.
5.2.2. Воздействие титана на свойства заэвтектического чугуна
5.2.3. Воздействие титана на микроструктуру и параметры кристаллизации доэвгектическо о чугуна.
5.2.4. Влияние титана на свойства доэвтектического чугуна
ГЛАВА 6. РОЛЬ ХРОМА В ПРОЦЕССЕ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ЧУГУНА.
5.1. Влияние хрома на микроструктуру и параметры кристаллизации заэвтектического промышленного чугуна.
5.2. Влияние хрома на свойства чугуна
ГЛАВА 7 РОЛЬ ВОРА В СТРУКТУРООБРАЗОВАПИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЧУГУНОВ
7.1. Воздействие бора на микроструктуру и параметры кристаллизации доэвтекгического чугуна.
7.2. Влияние бора на свойства доэвтектического чугуна
7.3 Воздействие бора на микроструктуру и параметры кристаллизации заэвтекгического чугуна.
7.4 Воздействие бора на свойства промышленного чугуна
ГЛАВА 8. РОЛЬ СУРЬМЫ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ЧУГУНА.
3.1. Влияние сурьмы на микроструктуру и параметры кристаллизации иромышченного заэвтектического чугуна
3.2. Влияние сурьмы на свойства промышленного чугуна.
ГЛАВА 9 СОВМЕСТНОЕ ВЛИЯНИЕ ЯЬ И РЗМ НА МИКРОСТРУКТУРУ ЛРОМЫШЛЕН1ЮГО ЧУГУНА.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ источников


При охлаждении и последующем нагреве сплава до температур отжига штриды увеличивают искаженность решетки твердого раствора железа вследст-ше различия коэффициентов термического расширения //. При введении бора в промышленный чугун характер изменения микрострук-уры и свойств значительно изменяется. По некоторым данным /4/ влияние бора іа процесс затвердевания промышленных чугунов выражается в увеличении пере-)хлаждения, уменьшении интервала между ликвидусом и солидусом, что обуслов-юно торможением графитизации. Однако, по результатам большинства исследований /8, / бор, аналогично титану, обладает двойственным действием, т. Согласно /8/, этот по-юг составляет около 0, %, а по результатам // микролегирование серого доэв-сектического чугуна (состава: 3,-3,% С; 1,-1,% 8і; 0,-0,% Мп; 0,-),2% 8; 0,-0,% Р; 0,-0,% N1; 0,0-0,5% Сг) до 0,% В незначительно /меныпает отбел, что говорит о его графитизирующем воздействии. При дальней-лем увеличении концентрации бора отбел клиновидных проб резко возрастает. Годержание бора около 0,-0,% приводит к образованию транскристаллитного тгбела чугунных образцов диаметром до 0 мм //. Отмеченная авторами /8, / критическая концентрация бора (0,% и 0,% . Площадь, занятая ферритом при концентрации бора более 0,%, практически не изменяется (рис. Наличие крити-юской концентрации бора приводит к резкому изменению механических свойств угуна содержащего различные количества этого элемента (рис. Оптимальное содержание бора в сером доэвтектическом конструкционном чугуне, опреде-тяющее рост прочности, твердости и пластичности по стреле прогиба, находится * сравнительно низких пределах - 0,-0,% //. Превышение верхнего предела триводит к падению прочности и пластичности с резким одновременным увеличе-шем твердости, ухудшающей обрабатываемость отливок, что обуславливается /величением доли карбидов в чугуне с ростом концентрации бора, а следоватсль-ю и ростом относительного количества связанного углерода (Л%=[СсВ/Собщ] 0%) рис. Рис. Рис. Микротвердость феррита и перлита на поверхности и в середине образцов говышается с увеличением содержания бора, а микротвердость карбидов остается юстоянной независимо от скорости охлаждения чугуна и концентрации бора //. Эднако, механизм увеличения микротвердости этих структурных составляющих в данной публикации отсутствует. По мнению // своеобразное влияние бора на структуру и свойства чугуна, )собенно на его склонность к кристаллизации с большим количеством первичных сарбидов, определяется в основном его взаимодействием с углеродом. Бор подоб-ю углероду растворяется в жидком железе и, несмотря на небольшие атомные и юнные размеры 0, А и 0, А , очень плохо растворяется в твердом железе (рас-гворимость бора в у - железе не превышает 0, ат. Бор образует с у-железом гвердый раствор замещения, а с а-железом и внедрения, и замещения //. Рис. Гермодинамические расчеты констант равновесия реакций взаимодействия бора с сопутствующими элементами свидетельствуют о его сравнительно высокой активности в жидком чугуне, что подтверждается снижением концентрации серы при добавках бора к жидкому чугуну (рис. Рис. Как раскислитель В превосходит Бі, Мп и V, но уступает А1, Ті и Са //. Добавки бора подобно алюминию очищают чугун от поверхностно-активных элементов, увеличивая поверхностное натяжение и создавая предпосылки для улучшения прочностных и других служебных свойств чугуна в отливке при 0,-0,% В в расплаве. Увеличение концентрации бора в доэвтектическом чугуне сверх оптимальной резко изменяет состояние углерода в расплаве и, как следствие, приводит к образованию при кристаллизации карбидов (практически независимо от скорости охлаждения отливки). При производстве ковкого чугуна замечено, что небольшие добавки бора (0,1-0,3%) приводят к ускорению обеих стадий графитизации. При содержании в ковком чугуне 0,-0,% бора наряду с ускорением графитизации наблюдается изменение прочностных свойств чугуна. Повышенное содержание бора в ковком чугуне (1,0%) препятствует графитизации /4/. По мнению автора, объяснение двойственного воздействия бора нужно искать в его связи с азотом.