LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Підвищення якості чавуну шляхом механічної та теплової дії

твердості високоміцного чавуну при гарячому деформуванні відмічалося і раніше. Але пов'язане воно не тільки з накопиченням дефектів атомно-кристалічної будови в матриці, а можливо, і зі змінами в будові і абсолютній величині міжфазної поверхні графіту з основою, а також із підвищенням розчинності графіту.

Величина зміни густини високоміцного чавуну під впливом пластичної деформації визначається початковим станом і місцем вирізання зразків. Як правило, прокатка підвищувала густину високоміцного чавуну і тим більше, чим вищою була міра обтиску. Густина перлітних зразків, вирізаних з верхньої частини виливка, після обтиснення при 20 єС на 42 % збільшилася від 7,032 до 7,089 г/см3, тобто на 0,95 %. Густина зразків нижнього горизонту виливка після тієї ж деформації стала меншою на 0,3 % (7,255 і 7,234 г/см3). Гаряча прокатка у всіх випадках підвищувала густину зразків, і особливо сильно у зразків, що були вирізані з верхньої частини виливка. Зміна густини феритного чавуну при деформуванні має більш складний характер. Так, після нагріву до 1000 єС і охолодження на повітрі густина зразків впала в середньому на 1 %, що пов'язано з утворенням пор при розчиненні графіту. У зв'язку з цим ефект гарячої деформації феритного чавуну більший, ніж перлітного (рис.4). Однак після обтиснення 60 – 65 % чустина чавуну зменшується.











Рис. 4. Вплив гарячої прокатки на густину перлітного (1) і феритного (2) чавуну.


У феритних чавунах максимум густини досягається при більших обтисненнях, ніж в перлітних, що свідчить про збільшення деформівності під впливом попередньої графітизації. Разом з тим, ні в перлітному, ні в феритному чавунах при гарячому деформуванні не досягалися теоретичні значення густини. Зміна густини чавуну, що виявляється в експериментах, є підсумком дії двох конкуруючих процесів: падіння густини внаслідок накопичення дефектів кристалічної будови і згущення завдяки запресуванню несуцільностей, що утворилися в чавуні при його затвердінні і розчиненні графіту.

Густина і міцність гарячекатаного чавуну залежать від фазового складу сплаву, в формуванні якого велику роль відіграє розвиток процесів графітизації при охолодженні прокату. У зв'язку з цим визначили вплив гарячої деформації на схильність до феритизації гарячекатаного чавуну. Після прокатки при 1000 єС клиноподібних зразків з обтисненням 0...75 % проводили гартування на мартенсит, а після 1 часу витримки при 500 єС спостерігали однорідну сорбитну структуру як поблизу графіту, так і вдалині від нього, що свідчить про рівномірний розподіл вуглецю. При уповільненому охолодженні гарячекатаного чавуну навколо графіту утворювалася феритна оболонка, товщину якої вимірювали на шліфах. Користуючись крапковим методом Глаголєва, визначили відносні об'ємні долі фериту, перліту і графіту. Отримані дані використали для кількісної оцінки ефекту деформації. З результатів підрахунку виходить, що із збільшенням міри деформації (е) об'єм структурно-вільного фериту зростає. Теоретичним аналізом процесу феритизації було визначено, що під впливом гарячої деформації е>0,5 об'єм фериту збільшується в [2(1 -е)]-1 раз.

Вплив пластичної деформації на зневуглецювання деформованого чавуну вивчали на прокатаних при 1000 єС клиноподібних зразках. Міру зневуглецювання визначали у трьох напрямах: в площині прокатки, боковій поверхні прокату і поперечного перерізу його. Після відпалу при 1000 єС протягом 2, 4, 6 і 8 годин в суміші порошкового заліза, піску і вуглекислого барію поблизу поверхні зразків виявлявся зневуглецьований шар, товщина якого залежала від напряму зневуглецювання. Вздовж сплюснутого графіту зневуглецювання відбувалося більш інтенсивно, ніж в поперечному напрямі. Якщо ж вилучення вуглецю з чавуну проводилося зі сторони, паралельній площині прокатки, попередня деформація перешкоджала зростанню зневуглецьованого шару. Цей висновок узгоджується з відомими в літературі даними про зневуглецювання тонких пластинок деформованого високоміцного чавуну. Таким чином, затримка зневуглецювання чавуну під впливом деформації має місце не тільки в разі феритного, а і в разі аустенітного стану металевої основи чавуну. При цьому сплюснуті деформацією включення графіту екранують металеву основу, що розміщена за ними, доти, поки вони не розчиняться. Прискорення зневуглецювання вздовж великих осей еліпсоїдів графіту зумовлене впливом пор, що утворюються при розчиненні графіту і що збільшують дифузійні потоки вуглецю.

Анізотропія деформованого чавуну виявляється і при дослідженні корозійної стійкості. Зразки перлітного і феритного чавуну піддавали холодній і теплій прокатці з обтисненням 45 і 70 %. Випробування проводили у 20 % водному розчині сірчаної кислоти, який звичайно використовується при швидкісних випробуваннях сірого чавуну. Швидкість корозії визначали безперервно - по об'єму водню, що виділявся, і епізодично - по втраті маси чавуну. Виявилося, що перлітні чавуни більш схильні до електрохімічної корозії, ніж феритні. Попередня деформація підвищувала корозійну стійкість феритного чавуну. Ефект холодної деформації спостерігається після обтиснення на 45 % і збільшується після обтиснення на 70 %. Підвищення корозійної стійкості має місце, незважаючи на збільшення внутрішніх напруг і густини дефектів атомно-кристалічної будови фериту. Тепла прокатка, при якій дія вказаних чинників послаблена, виявилася найбільш ефективною. Завдяки високому опору графіту електрохімічній корозії фронт поширення корозії углиб зразку стає нерівним. Корозія зі сторони, паралельної площині прокатки, відбувається рівномірно, а в районі графітних частинок вона гальмується. Зі сторони бокової поверхні прокату і його поперечного перерізу процеси корозії розвивалися вздовж витягнутих графітних частинок, а корозія проникала глибше. Анізотропний характер корозії деформованого чавуну був підтверджений і іншими методами із застосуванням плоских зразків, паралельних одному із 3-х взаємно перпендикулярних перерізів прокату. Мала швидкість корозії поверхні, паралельної осі прокатки і розміщеної під кутом 45є до площини прокатки (рис.5). Таким чином, підвищення опору корозії деформованого чавуну особливо істотне, якщо інертні пластини графіту паралельні поверхні (ПП), що піддається корозії. Це необхідно враховувати при виборі технології деформування чавуну. В зв'язку з цим, корозійні випробування доцільно проводити не на матеріалі, а на натурних зразках і виробах.











Рис. 5. Швидкість корозії поверхні прокатаного високоміцного чавуну.


Отримані дані про підвищення опору корозії під впливом деформації можна пояснити величезною інертністю графіту. Графітні частинки залишаються в продуктах корозії і підвищують шляхи постачання компонентів з агресивного середовища до межі з непрокородованим чавуном (рис.6). Це гальмує електрохімічну корозію деформованого чавуну, особливо в напрямку, перпендикулярному до графітних пластинок. З часом корозійного випробування така пасивація чавуну зростає. Треба враховувати також внесок в опір корозії деформованого чавуну підвищення густини і міцності продуктів корозії під впливом графіту, що спостерігалося у сірих чавунах.










Рис. 6.