Введение к работе
Актуальность работы. Свойства чугуна определяются главным
образом ого структурой, независимо от того, под влиянием каких факторов ома образовалась. Наиболее важным процессом при этом является графитизация, определяющая не только количостоо, форму, и распределение графита в чугуне, по и строонио его металлической основы (матрицы). Несмотря га многочисленные исследования, . целый ряд принципиальных вопросов теории графитизации до сих пор на имеет однозначного решения. Если воздействие основных компонентов чугуна изучено достаточно подробно, то роль примесных элементов, включая фосфор, весьма противоречива.
Повышенные концентрации Фосфора могут существенно ухудіиагь свойства отлияек из высокопрочного чугуна (ВЧ) за счет образования фосфидной эвтектики. Наиболее распространенный в КНР магниеянй процесс производства отливок из ВЧ требует высокой чистоп* шихтовых материалов, что вызывает увеличение стоимости отливок и сдерживает рост их производства. Рафинирование чугуна от фосфора-без потерь основных компонентов в условиях литейного производства весьма затруднено. В связи с зтим чрезвычайно актуальным и не только для Китая является разработка способов управления формированием структуры, в том число и морфологией фосфидной эвтектики и создание на их основе технопогий производства отливок из высокопрочного чугуна с использованием более дешевых материалов.
С другой стороны, наличие фосфора в чугуне обуславливает его высокую износостоикостъ.бпагодаря чему фосфористые чугуны широко применяются зл рубежом для изготовления ответственных деталей двигатолей, работающих в условиях износа, например, таких как гильзы цилинпроп. Наряду с характером распределения и строением фосфидной
эвтектики : износостойкость этих чугунов определяется особеннстями структуры чугуна в целом ,в связи с чем представляет значительный интерес выявление закономерностей влияния фосфора и ряда технологических факторов (скорость охлаждения и др) на характер кристаллизации и структурообразования чугунов с повышенным (до 1.0%) содержанием фосфора.
. Цель работы. Выявление механизма воздействия фосфора на
процесс графитизации чугуна и изучение его влияния на эффективность
сфероидизирующей обработки чугуна церием.. Исследование воздействия
церия на морфологию и характер распределения фосфидной эвтектики
.Разработка технологии производства отливок из высокопрочного чугуна,
позволяющей ислользовагь шихтовые материалы с повышенным
содержанием фосфора. >
Научная новизна работы. Выявлен механизм воздействия фосфора на процесс графитизации чугуна. Показано, что при оценке его влияния Необходимо учитывать как. воздействие на активность и коэффициент диффузии углерода (термодинамический фактор), так и низкую растворимость фосфора в твёрдой фазе при температурах эвтектического превращения и снижение скорости роста эвтектических колоний (кинетический фактор). v
.Показано, что минимальная концентрация фосфора, при которой образуется фосфидная эвтектика, зависит от скорости охлаждения. При 0.04% Р и более даже при низкой скорости охлаждения в Fe-C сплавах формируется метастабильная тройная фосфидная эвтектика.
Обработка церием гплавов, содержащих фосфор, изменяет морфологию и характер распределения фосфидной эвтектики в чугуне. По мере увеличения присадки церия она становится более компактной и п, юбрагает округлую форму. При больших концентрациях образуются глобулярные фосфиды церия, располагающиеся в виде изолированных включений по границам эвтектических колоний.
J ._.__-
Определены условия образования фосфидов церия. Показано, что . они не могут образоваться а расплаве до начала кристаллизации чугуна и не являются подложками дія гетерогенного зарождения графита.
Практическая значимость. Разработан технологический процесс офероидизирующего модифицирования расплава чугуна с повышенным содержанием фосфора, обеспечивающий формирование структуры . высокопрочного чугуна' в оттисках. Процесс noaaowmf частично заменить дорогостоящие высокочистые шихтовые материалы на более доиюныо с повышенным содержанием примесей.
Предложены зависимости, позволяющие рассчитывать оптимальное количество церия в зависимости от скорости охлаждения чугуна и чистоты расплава.
Получены уравнения регрессии, связывающие, характеристики структуры серого чугуна г, содержанием фосфора и скоростью охлаждения, которыо в еидє матемаїических моделей їлогут быть использованы в производстве ответгявенных отлизок из фосфористого чугуна, работавших в условиях износа.
Апробация работы. Основные результата рабоїа доложены н обсуждены на 61 Всемирном конгрессе литейщиков (Пекин, 1395), научных семинарах кафедры ТЛП МИСиС.
Публикации. По . результатам выполненных исследований опубликовано 2 статьи и 1 тезисы докладе.
.0бьем_вабрх1^ Диссертация состоит из введения, 4 глав, Э
выводов, списка литературы из источников. Работа изложена на
стр. машинописного текста и иллюсгрирована рисунками и
таблицами.