ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ВЫСОКОПРОЧНОГО ЧУГУНА

Краткое содержание

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність проблеми, сформульована мета і завдання досліджень, наведені основні отримані автором наукові результати, визначена їх практична значущість і новизна.

У першому розділі «Вплив різних чинників на отримання виробів з чавуну з кулястим графітом» узагальнено інформацію про застосування високоміцного чавуну для виробів різної маси, які використовують в машинобудуванні. Розглянуті сфери застосування таких виробів. Це масивні виливки прокатних валків різного призначення для сортових і листових прокатних станів, а також відповідальні деталі машин - колінчасті вали, гільзи циліндрів, зубчасті колеса, гальмівні барабани, корпуси автомобільних моторів та інш. Показано, що при виробництві таких виробів до них пред'являються різні вимоги, як по рівню механічних властивостей, так і структури. Ці вимоги регламентуються стандартами, технічними умовами, а у ряді випадків, уточнюються договорами між виробником і споживачем. Незважаючи на це до виробів, загальними є вимоги по забезпеченню кулястих включень графіту. Необхідні властивості в такому чавуні також досягаються легуванням і модифікуванням, при яких формується матриця різних типів, що відрізняється часткою карбідної фази.

Розглянуто вплив основних і легуючих елементів на структуру та властивості високоміцних чавунів. До числа елементів, що позитивно впливають на графітизацію, при певній їх концентрації, відносяться Al, Ni, Cu і Co. Карбідоутворюючі елементи Cr, V, W, і Мо зменшують схильність до графітизації. Негативний вплив на формування кулястого графіту мають шкідливі домішки S і P. Тому їх концентрація має бути обмежена (0,12 - 0,15% Р і до 0,08% S).

При необхідності забезпечення підвищеного рівня твердості використовують легування Cr і Мо, а для графітизації в такий чавун одночасно вводять Ni або спільно Ni та Cu. Відомі розробки спрямовані на ефективність процесу модифікування, зниження витрат, зменшення чаду і збільшення засвоюваності компонентів. Підвищення механічних і експлуатаційних властивостей виробів шляхом застосування спеціальних складових і методів модифікування дозволяють формувати необхідну структуру матриці й форму графіту, отримувати задану однорідну структуру сплаву. Для забезпечення процесу модифікування при відливанні масивних виробів потрібно забезпечити стабільність металу при його тривалій витримці в ковші. Виявлені компоненти, які забезпечують цей ефект в модифікаторі. В першу чергу, до них відносять стронцій.

Виконано аналіз сучасних нових модифікуючих сумішей, до яких належать: Reseed^® Inoculant, Superseed, Foundrisil, «МДС-процес», «Чипс»-модифікатор. Перевагою таких сумішей є: економна їх витрата, зниження піроефекту при обробці в ковші, істотне в 2-3 рази підвищення засвоюваності магнію.

Виявлені модифікатори, які спрямовані на обробку металу для одночасного забезпечення мінімального відбілу, що важливо для дрібних виробів - корпусів, поршневих кілець, гільз циліндрів.

Підвищити якість виробів різної маси можливо шляхом забезпечення формування однорідної структури, створення умов для ефективного засвоюваності компонентів і регулювання швидкості кристалізації. Для цього слід детально вивчити особливості структурної неоднорідності і чинників її формування, оцінити вплив неметалевих включень при кристалізації кулястого графіту, а також виникаючих напруг у відливках різної маси для оптимізації технологічного процесу їх виробництва.

Другий розділ «Методологія, матеріали і методи досліджень». Методологічно робота побудована на основі діаграми Ісікави (рис. 1). Аналізом якості виробів різної маси з високоміцного чавуну на прикладі тонкостінних і масивних відливок виявлені аналогічні дефекти, які пов'язані із структурною неоднорідністю. Вони погіршують їх механічну оброблюваність і знижують експлуатаційну стійкість. Методики, які використовували у дослідженнях, спрямовані на встановлення чинників формування структурної неоднорідності, оптимізацію процесу модифікування чавуну виливків, виключення ефекту демодифікування (старіння). Розглянуто вплив різних швидкостей кристалізації на особливості температурних полів, що формуються в досліджуваних відливках. Розроблено методику оцінки характеру напруженого стану відливків різного діаметру від зміни технологічних параметрів при їх кристалізації і термічній обробці для зняття напружень.