ДОСЛІДЖЕННЯ СТРУКТУРНИХ ФАКТОРІВ, ЯКІ ВИЗНАЧАЮТЬ РІВЕНЬ МІЦНОСТІ ТА ПЛАСТИЧНОСТІ ВИСОКОМІЦНОГО ЧАВУНУ
DOI:
https://doi.org/10.32782/3041-2080/2024-1-2Ключові слова:
високоміцний чавун, модифікування, сфероідизація, межа міцності, відносне подовження, ферит, перлітАнотація
Роботу присвячено дослідженню впливу структурних параметрів на міцність та пластичність високоміцного чавуну для подальшого удосконалення технологічного процесу. Як матеріал для досліджень використовували високоміцний чавун, який відповідає вимогам стандарту EN 1563:2018. Виплавку чавуну проводили в індукційній печі ємністю 5 тонн. Отримання високоміцного чавуну проводили шляхом оброблення металу в ковші. Також проводилось вторинне модифікування під час випуску металу з печі та третинне – в ливарній формі. Механічні випробування проводили на універсальній випробувальній машині згідно з вимогами стандарту ДСТУ EN ISO 6892-1, твердість по Бринелю – згідно з вимогами стандарту ДСТУ EN ISO 6892-1. Параметри графітної фази та мікроструктуру чавуну досліджували методом оптичної металографії згідно з вимогами стандарту ISO 945-1:2019. В ході роботи визначено особливості впливу характеристик графітної фази на механічні властивості високоміцного чавуну. Визначено особливості впливу структурного складу металевої матриці високоміцного чавуну на його механічні властивості. Узагальнюючи наведені дані, дійшли висновку, що комплекс механічних характеристик залежить від таких параметрів мікроструктури, як ступінь сфероідизації графітних часток та їх дисперсність. Вплив ступеня сфероідизації має порогових характер, і її значення нижче 50% не дає можливості отримати значення відносного подовження вище 6–8%. Основним параметром є цільність графітних часток. В дослідженому діапазоні від 50 мм-2 до 200 мм-2 зменшення розміру часток приводить до одночасного зростання міцності та пластичності. Зростання міцності за збільшення частки перліту спостерігається тільки за умови отримання сприятливих параметрів графітної фази, причому зростання міцності приводить до деякого зниження пластичності матеріалу. Подальші дослідження необхідно спрямувати на дослідження методів керування дисперсністю графітної фази. Також для досягнення прогресу в підвищенні міцності чавуну слід продовжувати дослідження щодо керування структурним складом металевої матриці.
Посилання
Saravanan V.S. An Introduction to Ductile Iron Metallurgy and Melting Practice: Ductile Iron Technology. LAP LAMBERT Academic Publishing (October 18, 2012), 76 p.
ASTM A536 Standard Specification for Ductile Iron Castings. URL: https://www.astm.org/a0536-84r19e01.html.
ДСТУ EN 1563:2015 Литво. Чавун з кулястим графітом. Технічні умови (EN 1563:2011, IDT). URL: http://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page?id_doc=63675.
Кропівний В.М., Босий М.В., Кузик, О.В. Кропівна А.В. До питання структуроутворення високоміцного чавуну при використанні діаграм стану систем «Fe-Si», «Mg-Si» та «Fe-Si-Mg». Central Ukrainian Scientific Bulletin. Technical Sciences. 2023. Col. 7 (38). P. IІ. P. 34–42. DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2023.7(38).2.34-42.
Liu Ch., Du Y., Ying T., Zhang L., Zhang X., Wang X., Yan G., Jiang B. Effects of graphite nodule count on mechanical properties and thermal conductivity of ductile iron. Materials Today Сommunications. 2022. Vol. 31. June. 103522. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2022.103522.
Singh S., Yadav S., Kumar A. Improvement of Nodularity Value of Graphite in Ductile Iron and Its Effect on Mechanical Properties Macromolecular Symposia. 2023. Vol. 407. Issue 1. February. First published: 23 February 2023. DOI: https://doi.org/10.1002/masy.202200118.
Mojisola T., Seidu S.O., Olubam P.A., Adediran A.A. Effect of preconditioning on the microstructure and mechanical properties of ductile cast iron. Materials Today: Proceedings. 2022. Vol. 62. Supplement 1. P. 23–29. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.02.081.
Nilsson K.-F., Vokál V. Analysis of ductile cast iron tensile tests to relate ductility variation to casting defects and material microstructure Materials Science and Engineering. 2009. Vol. 502. Issues 1–2. 25 February. P. 54–63. DOI: https://doi.org/10.1016/j.msea.2008.09.082.
Doru M., Stefanescu L.P., Dix R., Ruxanda C., Corbitt-Coburn T.S. Tensile Properties of Thin Wall Ductile Iron. Transactions American Foundry Soc. 2002. Vol. 1102002. P. 1149–1161.
