Технологія одержання тонкостінних виливків з високоміцного чавуну в облицьованих кокілях з використанням внутрішньоформового модифікування розплаву

Шрифт:
97

https://doi.org/10.15407/steelcast2021.01.046

Met. litʹe Ukr., 2021, Tom 29, №1, P. 46-53

В.Б. Бубликов, д-р техн. наук, ст. наук. співр., зав. відділу, e-mail: otdel.vch@gmail.com, https://orcid.org/0000-0003-4465-9256
А.В. Нарівський, чл.-кор. НАН України, д-р техн. наук, директор, e-mail: opprs@ptima.kiev.ua,https://orcid.org/0000-0002-1596-6401
Ю.Д. Бачинський, канд. техн. наук, ст. наук. співр., e-mail: 909_bach@ukr.net, https://orcid.org/0000-0002-5745-1369

Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України (Київ, Україна)

Надійшла 21.01.2021

УДК 669.131.7:669.046.516.4:669-143:621.74.043.1:519.25

Найпоширенішим способом виготовлення виливків з високоміцних чавунів є лиття в сирі піщано-глиняні форми. 
Однак цей метод не завжди дозволяє одержувати бажану дрібнокристалічну структуру у виливках через відносно невисоку швидкість їх охолодження. Застосування способу лиття чавуну в облицьований кокіль дає можливість розширити діапазон регулювання швидкості охолодження виливка за рахунок зміни товщини шару піщано-смоляного облицювання на поверхні металевої форми. В статті наводяться результати досліджень розподілу хімічного складу, параметрів структури (діаметр і кількість включень кулястого графіту, кількість фериту) та показників механічних властивостей (тимчасовий опір під час розтягування, умовна границя плинності, відносне видовження) високоміцного чавуну у виливках тонкостінних корпусів, що одержані в облицьованих кокілях з використанням внутрішньоформового модифікування розплаву. Така технологія дозволила одержати виливки без застосування надливів, підвищити вихід придатного лиття від 45 до 65 % та розмірну точність. При цьому зменшилась шорсткість поверхні і величина припусків на механічне оброблення виробів, що забезпечило підвищення коефіцієнту використання металу від 43 до 88 % і зниження трудоємності виготовлення металопродукції у 2,1 рази. Розроблена технологія забезпечила високі показники механічних властивостей (σВ ≥ 515 МПа, σ0,2 ≥ 378 МПа, d ≥ 5,8 %) високоміцного чавуну без утворення карбідів при його кристалізації. Виливки, які одержано таким чином, добре оброблюються різанням без графітизувального відпалу. Встановлено, що застосування розробленого нами високоміцного чавуну з масовою часткою кремнію 3,2–3,8 % дозволяє підвищити механічні властивості литого металу (σВ ≥ 600 МПа, σ0,2 ≥ 450 МПа, d ≥ 8 %).

Ключові слова: високоміцний чавун, внутрішньоформове модифікування, облицьований кокіль, хімічний склад, структура, механічні властивості, розподіл, легування.

Література

1. Lerner Y. Permanent mold casting of ductile iron. Foundry Management & Technology. November-December, 2003. URL: https://www.foundrymag.com/issues-and-ideas/article/21925869/permanent-m... (дата звернення: 10.11.2020).
2. Riebisch M., Seiler C., Pustal B., Bührig-Polaczek A. Microstructure of ascast high-silicon ductile iron produced via permanent mold casting. International Journal of Metalcasting. 2019. Vol. 13. Iss. 1. P. 112–120. DOI: https://doi.org/10.1007/s40962-018-0232-5
3. Itofuji H., Edane K., Kotani T., Itamura M., Anzai K. Chillfree permanent mold casting of spheroidal graphite iron. Proceedings of CasTec2016. 2016. P. 98–108.
4. Cai Qizhou, Wei Bokang. Recent development of ductile cast iron production technology in China. China foundry. 2008. Vol. 5. Iss. 2. P. 82–91.
5. Jafar Khalil-Allafi, Behnam Amin-Ahmadi. Influence of mold preheating and silicon content on microstructure and casting properties of ductile iron in permanent mold. Journal of iron and steel research, international. 2011. Vol. 18. Iss. 3. P. 34–39. DOI: https://doi.org/10.1016/S1006-706X(11)60034-4
6. Снежной Р.Л., Серебро В.С. Развитие технологии литья в облицованные кокили. Литейное производство. 1977. № 11. C. 28–30.
7. Петриченко А.М., Жаботинский Н.П., Пучканев А.М., Можаров М.В., Яковлев Ф.И. Регулирование структуры отливок из высокопрочного чугуна толщиной облицовки кокиля. Литейное производство. 1975. № 6. C. 39–40.
8. Справочник по чугунному литью / под ред. Н.Г. Гиршовичa. Л.: Машиностроение, 1978. 758 с. 
9. Бубликов В.Б. Повышение модифицирующего воздействия на структурообразование чугуна. Литейное производство. 2003. № 8. С. 20–22.
10. Бубликов В.Б. Высокопрочному чугуну – 60. Литейное производство. 2008. № 11. С. 2–8.
11. Бубликов В.Б., Бачинский Ю.Д. Высокопрочный чугун: прогресс технологий, повышение свойств. Метал та лиття України. 2018. № 7–8. C. 7–13.
12. Смирнов Н.В., Дунин-Барковский И.В. Курс теории вероятностей и математической статистики для технических приложений. М.: Наука, 1969. 512 с.
13. Степнов М.Н. Статистические методы обработки результатов механических испытаний: Справочник. М.: Машиностроение, 1985. 232 с.
14. Бунин К.П., Малиночка Я.Н., Таран Ю.Н. Основы металлографии чугуна. М.: Металлургия, 1969. 416 с.
15. Бубликов В.Б., Нарівський А.В., Бачинський Ю.Д., Ясинський О.О. Легований кремнієм високоміцний чавун та його застосування. Процесилиття. 2020. № 1. C. 20–29. DOI: https://doi.org/10.15407/plit2020.01.020 
16. Weiß P., Tekavcic A., Bührig-Polaczek A. Mechanistic approach to new design concepts for high silicon ductile iron. Materials Science and Engineering: A. 2018. Vol. 713. P. 67–74. DOI: https://doi.org/10.1016/j.msea.2017.12.012
17. Mikoleizik P., Geier G. SiWind – Development of materials for offshore wind power plants of the multi megawatt range. Casting Plant & Technology. 2015. Iss. 2. P. 8–15.
18. Stan S., Riposan I., Chisamera M., Stan I. Solidification characteristics of silicon-alloyed ductile cast irons. Journal of Materials Engineering and Performance. 2019. Vol. 28. Iss. 1. P. 278–286. DOI: https://doi.org/10.1007/s11665-018-3828-2
19. Bauer B., Mihalic Pokopec I., Petrič M., Mrvar P. Effect of cooling rate on graphite morphology and mechanical properties in high-silicon ductile iron castings. International Journal of Metalcasting. 2020. Vol. 14. Iss. 3. P. 809–815. sshDOI: https://doi.org/10.1007/s40962-020-00432-3