Расчетное определение температуры разупорядочение кластеров комплексно легированных износостойких чугунов специального назначения с целью проведения высокотемпературной обработки расплава

Язык труда и переводы:
УДК:
669.14.018.256
Дата публикации:
17 мая 2022, 13:28
Категория:
Литейное и сварочное производство
Авторы
Юмабаев Азамат Аслямович
Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова
Аннотация:
Представлены исследования по разработке режимов для комплексно-легированных чугунов специального назначения. Рассчитаны параметры зоны разупорядочение и доли кластеров, а также температурные значения для проведения режимов высокотемпературной обработки расплава. Приведены исследование по влиянию высокотемпературной обработки расплава на микроструктуру, износостойкость и механические свойства легированного чугуна. Сделан вывод, что высокотемпературная обработка расплавов в проведенных работах показывает положительное влияние на свойства чугунов, как в жидком, так и в твердом состоянии.
Ключевые слова:
высокотемпературная обработка расплава, чугун специального назначения, абразивная и ударно-абразивная износостойкость, зона разупорядочение, доля кластеров, микроструктура, механические свойства, литейные свойства, режимы ВТОР, легированный чугун, жаростойкость, окалиностойкость
Основной текст труда

При стандартных условиях выплавки структура металлических сплавов перед выпуском из плавильных агрегатов могут находиться далеко от равновесного состояния. Одним из доступных и эффективных методов для перевода расплава в равновесное состояние служит высокотемпературная обработка сплава перед его выпуском из плавильного агрегата. Суть метода заключается в нагреве металла до определенной критической температуры tк, выдержка при данной температуре и охлаждение расплава до температуры заливки.

На параметры перевода расплава в равновесное состояние влияет температура, интенсивность и продолжительность перемешивание. Нагрев чугуна до высоких температур (более 1500 °C) способствует к быстрому достижению равновесного состояния и стабилизации свойств расплава. При стандартных температурах разливки расплавов этой температуры недостаточно для перехода расплава в равновесное состояние, либо при таких температурах требуется большие выдержки по времени. В связи с этим для стабилизации свойств и снижение наследственности расплава проводят высокотемпературную выдержку (ВТОР).

Авторы исследований [1–3] которые занимались изучением вопросов по ВТОР, объясняют, что на интенсивность и степень законченности структурных изменений в расплаве определяется не только температурой нагрева, но и продолжительностью выдержки при этих температурах, т.е. полное протекание процесса зависит от определенных сочетаний температуры нагрева и от времени выдержки.

Конкретизацию режима ВТОР ученые-металлурги [4] назвали программной термовременной обработкой (ПТВО). Суть данного режима заключается в проведении комплекса мероприятий основанных на детальном анализе температурных зависимостей структурно-чувствительных свойств металлического расплава и выявления характерных температур для этого расплава, и анализе данных по влиянию продолжительности выдержки расплава при различных температурах.

Проведенные исследования по данной тематике показывают нестатистический характер изменений свойств жидких металлов в зависимости от температуры и не до конца ясны. На неравновесное состояние расплавов заметное влияние оказывает предыстория самих шихтовых материалов, которую называют также металлургической наследственностью, данный эффект может накапливаться с каждой плавкой.

Одним из предположений влияние металлургической наследственности на свойства выплавляемого металла может оказаться присутствие в сплаве металла дисперсной фазы. Данные включения могут появится в расплаве металла в результате применение ферросплавов, других легирующих и модифицирующих добавок. Фактор влияние металлургической наследственности с каждым переплавом может накапливаться в металлической шихте и менять свойства получаемых изделий. Данные микрочастицы в металлошихте не контролируется, несмотря на это присутствие мелкодисперсных частиц в металле оказывает влияние на свойства металла как в жидком и так в твердом состоянии.

Проведенные ранее исследование по влиянию ВТОР на основные механические и специальные свойства отливок из легированных чугунов [2, 8, 9] доказывают эффективность применение данной технологической операции, но нет четкого определения режимов в зависимости от времени выдержки и температуры заливки относительно химических составов шихтовых материалов.

Определенные критические температуры дополняют ранее полученные данные, позволяющие провести натурный эксперимент для широко используемых марок легированных чугунов и получение отливок специального назначения с высокими эксплуатационными свойствами

Литература
  1. Лубяной Д.А., Лубяная С.В., Саблина О.И. Эффективность применения термовременной обработки и пульсирующей продувки для рафинирования железоуглеродистых расплавов. Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты), 2012, № 4(57), с. 103–107.
  2. Савина Л.Г. Влияние высокотемпературной обработки расплава на структуру и свойства высокоуглеродистых сплавов железа. Дис. … канд. техн. наук. Екатеринбург, 2003, 129 с.
  3. Беляев И.В., Зорина Е.В., Стукалов В.Ф. и др. Влияние высокотемпературной обработки расплава на качество литых заготовок для постоянных магнитов из сплава ЮНДК24. Перспективные материалы, 2008, № 6, с. 80–83.
  4. Баум Б.А., Тягунов Г.В., Хасин Г.А. и др. Жидкая сталь. Москва, Металлургия, 1984, 206 с.
  5. Еланский Г.Н., Еланский Д.Г. Строение и свойства металлических расплавов. Москва, Изд-во Юрайт, 2022, 212 с. URL: https://urait.ru/bcode/496026 (дата обращения: 05.04.2022).
  6. Чернов В.П. Теория расплавов. Магнитогорск, Изд-во МГТУ им. Г.И. Носова, 2012, 143 с.
  7. Лубяной Д.А., Лубяная С.В., Саблина О.И. Эффективность применения термовременной обработки и пульсирующей продувки для рафинирования железоуглеродистых расплавов. Обработка металлов: технология, оборудование, инструменты, 2012, № 4 (57). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/effektivnost-primeneniya-termovremennoy-obrabotki-i-pulsiruyuschey-produvki-dlya-rafinirovaniya-zhelezouglerodistyh-rasplavov (дата обращения: 22.04.2022).
  8. Колокольцев В.М., Михалкина И.В., Шевченко А.В. Высокотемпературная обработка расплавов специальных сталей и чугунов. Литейщик России, 2016, № 9, с. 18–23.
  9. Савина Л.Г., Барышев Е.Е., Филиппов М.А. Влияние высокотемпературной обработки расплава на формирование структуры и износостойкость белого хромистого чугуна. Известия высших учебных заведений. Черная металлургия, 2008, № 2, с. 45–47.
Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.