Введение к работе
Актуальность работы. Повышение требований к качеству металлопродукции обусловливает необходимость совершенствования всех стадий металлургических технологий. Основным направлением решения этой проблемы служит создание новых, более легированных и. следовательно, более дорогостоящих марок сталей и сплавов, совершенствование режимов термической и других видов их обработки в твердом состоянии. В то же время опыт получения большинства сплавов показывает, что определяющее влияние на структуру и свойства готовых изделий сказывают такие Факторы, как температурно-временные режимы выплавки, т.е. состояние жидкой фазы, и условия кристаллизации в процессе литья. В связи с этим актуальна задача разработки методов управления свойствами литого металла путем оптимизации режимов жидкофазной обработки. Наиболее плодотворно регламентация указанных факторов осуществляется на основе тщательного комплексного исследования взаимосвязи структуры и физических свойств сплавов в жидком и твердом состояниях.
Сходство и различия в строении конденсированных фаз существенно влияют на механизм и кинетику фазовых превращений. Это хорошо прослеживается при изучении твердофазных переходов. Такая же зависимость обнаруживается при исследовании кристаллизационных процессов в металлических системах, т.е. при фазовом переходе "жидкое-твердое". Достижение заданного уровня свойств отливок многокомпонентных сплавов, в частности, серых чугунов и сложнолегированных силуминов, затвердевающих в широком диапазоне температурных и концентрационных градиентов на Фронте кристаллизации, возможно лишь при учете достоверной информации о механизме и кинетике структурообразования. Установление закономерностей влияния состояния жидкой фазы на структурообразование сплавов имеет большое значение для решения важных научных задач, одной из которых является современная теория кристаллизации.
Работа выполнена в соответствии с единим тематическими планами
- 4 -НИР Уральского государственного технического университета - УПИ.
Цель работы: установление механизма влияния состояния жидкі сплавов эвтектического типа на основе железа и алюминия на процесі формирования их структуры и свойств в твердом состоянии.
Для реализации этой цели в работе решались следующие задачи:
-
Изучение особенностей температурных зависимостей структуры физических свойств объектов исследования в видком состоянии.
-
Исследование взаимосвязи строения и свойств расплавов с прі цессами формирования структуры твердого металла.
-
Разработка научнообоснованных режимов подготовки расплаво; обеспечивающих повышение качества готовой металлопродукции.
-
Проверка эффективности разработанных предложений в промышле: ных условиях и внедрение новых технологий в серийное производство.
Научная новизна. Установлены основные закономерности влияния со тояния расплава на процессы кристаллизации, структуру, механические служебные характеристики сплавов системы Fe-C-Sl. серых чугунов и л. тейного алюминиевого сплава АЛ32. Предложены: модель строения тройн келезоуглеродкремнистых сплавов, а также чугунов в жидком состояни механизм влияния подготовки расплава на структурообразование эвтект ческих систем на основе железа и механизм многостадийной кристаллиз ции слоянолегированного силумина.
Разработаны температурно-временные режимы технологического пр цесса, обеспечивающие перевод расплавов в однородное и равновесн состояние к моменту выпуска сплавов'из печи или диспергирования. Н визна технологического решения подготовки железомедного расплава диспергировании подтверждена авторским свидетельством на изобретен N 1487292.
Практическая ценность. Результаты комплексного исследован структуры и свойств сплавов в жидком и твердом состояниях явились о
эвой разработанных и внедренных в серийное производство процессов эрмовременной обработки расплавов.
Применение разработанных технологий при производстве чугунных от-ивок позволило повысить их качество и тем самым увеличить выход голых изделий на 3.2% при значительной экономии электроэнергии. Включене термовременной обработки расплава в технологию изготовления чу-унных изложниц способствовало повышению уровня термомеханических ха-актеристик литого металла и. как следствие, стойкости изложниц на 0%. Новая технология подготовки расплава ДЗО перед диспергированием беспечила улучшение структуры и качества спеченных изделий: увеличе-:ие относительного удлинения в 2 раза, коэффициента рассеяния механи-іеской энергии (демпфирующей способности материала) на 30-40.
Практические рекомендации по совершенствованию . режимов выплавки ібьектов настоящего исследования использованы в НПО Тулачермет, на Уфимском заводе автомобильных моторов, Верхне-Салдинском чугунолитей-юм и Златоустовском машиностроительном заводах. Автор зашктает:
-
Результаты экспериментального изучения структуры и свойств гройного сплава системы Fe-C-Sl. серых чугунов и алюминиевого сплава UI32 в жидком и твердом состояниях.
-
Модельные .представления о строении жидких сплавов .эвтектического типа на основе железа и механизм влияния их термовременной обработки на процессы структурообразования.-
-
Механизм многостадийной кристаллизации алюминиевого сплава АЛ32. .
-
Практические рекомендации по улучшению и стабилизации свойств изученных сплавов.
Аппобация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на следующих Всесоюзных конференциях, совещаниях и
семинарах: Взаимосвязь жидкого и твердого металлических состояния. Свердловск, 1987 г.; Наследственность в литых сплавах, Куйбышев, 1990 г.; Процессы разливки, модифицирования и кристаллизации стали і сплавов, Волгоград, 1990 г.; Порошковая металлургия, Свердловск, 1989 г.; Физико-химические основы производства металлических сплавов Алма-Ата, 1991 г.; Взаимосвязь жидкого и твердого металлических сое тонкий. Сочи, 1991 г.; I Украинская конференция "Структура и физичес кие свойства неупорядоченных систем". Львов, 1993 г.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четы рех глав, заключения, списка цитируемой литературы и приложения. Обь ем работы - 155 с, из них основной текс" - 85 с. рисунков - 34 таблиц - 16, список литературы содержит 137 наименований.
