Остання редакція: 2017-07-11
Тези доповіді
Комплексне легування та модифікування чавунів є ефективними способами підвищення механічних й службових властивостей виливків. Щорічно в Україні виробляється біля 1 млн. т виливків, і тільки 5…6% від їх випуску з високоміцних чавунів, що суттєво менше, ніж у світовому випуску таких виливків (30…60%).
Метою роботи було дослідження впливу гадолінію на мікроструктуру білого валкового чавуну.
Лабораторні плавки проводили в ливарній лабораторії НМетАУ в силітовій печі. Дослідний чавун мав склад, мас.%: C 3,32, Si 0,30, Mn 0,05, P 0,06, S 0,02, Fe решта. Після розплавлення чавуну в печі та перегрівання до температури 1500оС, піч відключали та методом примусового занурення здійснювали обробку розплаву гадолінієм. При досягненні температури металу 1320оС заливали кокільні форми для одержання зразків діаметром 20 і висотою 100 мм. Металографічний аналіз нижньої частини зразків проводили на оптичному металомікроскопі Neophot 21. Шліфи досліджували після травлення.
У вихідному стані після кристалізації у кокільній формі зразок 1 (табл. 1) мав структуру білого доевтектичного чавуну: дендрити аустеніту у кількості 19,4% булі оточені ледебуритною евтектикою. Евтектоїдне перетворення аустеніту проходило з утворенням троститу, мікротвердість Н50 якого дорівнювала 3550 МПа. Рідко зустрічалися ділянки пластинчастого перліту. Перетворення ледебуритного аустеніту частіше проходило з поділенням фаз, цементит нашаровувався на евтектичному.
Кристалізація обробленого гадолінієм чавуну приводила до одержання білого доевтектичного чавуну, дрібні дендрити аустеніту були оточені ледебуритною евтектикою та конгломератною структурою.
Таблиця 1 – Основні результати проведеного дослідження
Номер зразка
Присадка гадолінію, %
Кількість структурних складових, %
Мікротвердість, МПа
Перліт
Карбід
Карбід+
леде-бурит
Леде-бурит
Пер-літ
Кар-бід
Леде-бурит
1
–
19,4
–
–
80,6
3550
–
7120
2
0,2
33,1
–
66,9
–
3640
6640
6760
3
0,4
38,6
–
61,4
–
3930
7380
7250
4
0,8
51,7
–
48,3
–
3830
7250
7380
5
1,6
82,1
17,9
–
–
3400
7390
–
6
3,2
74,0
26,0
–
–
2810
7250
–
Кількість ледебуриту у зразку 2 була максимальною, а у зразку 3 зустрічалися часто ділянки, формування евтектичної структури в яких проходило з поділенням фаз. У зразку 4 ледебуритні колонії зустрічалися ще рідше, а в зразках 5 і 6 кристалізація проходила з повним поділенням евтектичних фаз, тому в цих зразках розміри дендритів аустеніту були крупнішими, ніж у зразках 2 і 3.
У зразках 2, 3, 4 перетворення аустеніту після твердіння проходило з утворенням тонко диференційованого перліту, мікротвердість якого складала 3640, 3930 та 3830 МПа, відповідно.
При подальшому охолодженні після твердіння аустеніт зразків 5 і 6 перетворювався в тростит з мікротвердістю 3400 МПа, в грубо пластинчастий перліт з мікротвердістю 2810 МПа та в ферито-цементитну суміш, за будовою близьку до верхнього бейніту, що виникає при 450…400оС, з мікротвердістю 3510 МПа. Невеликі ділянки аустеніту перетворювалися в мартенсит.
Таким чином, евтектичне перетворення з утворенням пластинчастої ледебуритної евтектики в доевтектичному валковому чавуні при литті у кокільні форми проходило при присадках гадолінію в межах 1,6…3,2%.