Прогнозування структури і механічних властивостей чавуну з кулястим графітом при модифікуванні у формі

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.16.04. – Ливарне виробництво. – Національний технічний університет України “КПІ”, Київ, 2010р. У дисертації викладена методологія прогнозування властивостей ЧКГ при сфероїдизувальному модифікуванні в ливарній формі за кривими охолодження сірого чавуну. Прогнозування дає можливість скоротити брак за структурою та необхідними механічними властивостями. Вивчено вплив та визначено ступінь впливу температури заливання, товщини стінки виливка і вуглецевого еквівалента на положення кривих охолодження ЧКГ при сфероїдизувальному модифікуванні у ливарній формі, його структуру та властивості. Розроблено концепцію розрахунку механічних властивостей чавуну з кулястим графітом за кривими охолодження сірого чавуну. За результатами промислово-виробничих випробувань запропонованої системи прогнозування властивостей ЧКГ за кривою охолодження СЧ встановлено, що достовірність отриманих математичних моделей складає не менше 90%. На основі проведених досліджень запропоновано схему прогнозування механічних властивостей ЧКГ при сфероїдизувальному модифікуванні в ливарній формі за кривою охолодження вихідного сірого чавуну.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.16.04.- Литейное производство. – Национальный технический университет Украины «КПИ», Киев, 2010. В диссертации изложена методология прогнозирования свойств ЧШГ при внутриформенном сфероидизирующем модифицировании по кривым охлаждения серого чугуна. Прогнозирование позволит сократить количество брака по структуре и требуемым механическим свойствам. Наиболее перспективным, экономичным и удобным остается метод сфероидизирующего модифицирования чугуна в литейной форме. При этом сокращаются расходы модификатора, снижаются расходы материалов и энергоресурсов, отсутствует значительный перегрев исходного чугуна, улучшаются условия труда, а так же исключается промежуточная сфероидизирующая обработка между выпуском металла из печи и заливкой его в литейные формы. Важной составляющей в технологическом цикле производства отливок из ЧШГ является контроль качества жидкого исходного и обработанного чугунов. Одним из методов оперативного контроля является термографический анализ, который имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами контроля. Современная методология использования термического анализа обеспечивает высокую точность прогноза свойств отливок. Существующие на сегодня способы (основанные на термическом анализе) позволяют прогнозировать структуру и свойства ЧШГ при модифицировании вне литейной формы, однако ни один из этих методов нельзя использовать для прогнозирования свойств ЧШГ отливок при сфероидизирующем модифицировании в литейной форме. Цель работы состоит в разработке метода анализа и прогнозирования свойств отливок из ЧШГ модифицированного в литейной форме по результатам КТА исходного серого чугуна; исследовании влияния толщины стенки отливки, температуры заливки и углеродного эквивалента на структуру и свойства ЧШГ при модифицировании в литейной форме; разработке рекомендаций относительно корректировки температуры заливки и углеродного эквивалента расплава для определенной толщины стенки отливки. Изучено влияние технологических факторов на положение кривых охлаждения ЧШГ, структуру и свойства при внитриформенном сфероидизирующем модифицировании. Повышение температуры заливки от 1380 до 1450 °С приводит к увеличению длительности эвтектического превращения с 9 до 54 с, величины рекалесценции с 2°С до 53°С. Наблюдается повышение неравновесной температуры эвтектического превращения от 1055 до 1105 °С. При этом длительность эвтектоидного превращения сокращается с 98 с до 19 с. Установлена степень влияния температуры заливки, толщины стенки отливки и углеродного эквивалента на структуру и свойства ЧШГ. Изменение положения характерных точек кривых охлаждения серого чугуна и чугуна с шаровидным графитом имеет одинаковую закономерность при изменении температуры заливки, толщины стенки отливки и величины углеродного эквивалента. Установлено, что как для серого, так и для чугуна с шаровидным графитом наибольшее влиянии на температуру, длительность эвтектического и эвтектоидного превращения имеет величина толщины стенки отливки, а на величину рекалесценции – температура заливки Изучено влияние внутриформенного сфероидизирующего модифицирования чугуна на изменение характеристик кривых охлаждения. Разработана концепция расчета механических свойств ЧШГ по кривым охлаждения серого чугуна. По результатам промышленно – производственных испытаний предложенной системы прогнозирования свойств ЧШГ по кривой охлаждения серого чугуна установлено, что достоверность полученных математических моделей составляет не меньше 90%. На основе проведѐнных исследований предложено схему прогнозирования механических свойств ЧШГ при внутриформенном сфероидизирующем модифицировании по кривой охлаждения исходного серого чугуна.

Dissertation on competition of a scientific degree of the candidate of technical science on a speciality 05.16.04.- Foundry manufactures. - National technical university of Ukraine "KPI", Kyiv, 2010. The thesis is devoted to forecast properties of ductile iron manufactured by in-mold process by cooling curve of gray iron. It will allow reducing quantity of flaw of the structure and mechanical properties. The influence of temperature, thickness of cast and carbon equivalent on the location ductile iron cooling curve, structure and mechanical properties are investigated. The influence of in mold spheroidization modifying of ductile iron on characteristics of cooling curve is determined. Concept of calculation mechanical properties of ductile iron by the gray iron cooling curve is developed. Reliability of the mathematical models is 90% according to the results of industrial testing (exsperiments) the proposed schemes forecasting ductile iron properties by the cooling curve of gray iron. Ductile iron casting properties for in-mold process forecasting scheme by cooling curve of grey cast iron was developed on the basis of research results.