Научно-технический и производственный журнал.
Издается с января 1958 года. Индекс: 70383
ISSN 2410-2091 (Online), ISSN 0368-0797 (Print)
 
 
 
 

Послать статью

 

ВЛИЯНИЕ БОРА И ТЕМПЕРАТУРНЫХ РЕЖИМОВ ОХЛАЖДЕНИЯ МЕТАЛЛА В ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЕ НА СТРУКТУРНО-ФАЗОВОЕ СОСТОЯНИЕ ЖАРОИЗНОСОСТОЙКИХ БЕЛЫХ ЧУГУНОВ

стр. 887-893

Авторы: Петроченко Е. В.1, Молочкова О. С.1, Колокольцев В. М.1

1 Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова (455000, Россия, Челябинская обл., Магнитогорск, пр. Ленина 38 )
Петроченко Е. В. - д.т.н., профессор кафедры технологии металлургии и литейных процессов (email: evp3738@mail.ru)
Молочкова О. С. - к.т.н., доцент кафедры технологии металлургии и литейных процессов (email: opetrochenko@mail.ru)
Колокольцев В. М. - д.т.н., профессор, президент (email: kwm@magtu.ru)

Аннотация: В работе изучено влияние модифицирования бором и температурных режимов охлаждения металла в литейной форме на фазовый состав, морфологию и химический состав структурных составляющих жароизносостойких белых чугунов системы Fe-C-Cr-Mn-Ni-Ti-Al-Nb]. После добавления бора изменился фазовый состав металлической основы с двухфазной (α - и γ - фазы) на полностью однофазную (γ - фазу). Модифицирование бором повлияло на тип вторичных карбидов, вторичное твердение в форме происходит за счет выделения дисперсных карбидов ниобия (без бора - за счет карбидов хрома). Структура модифицированных чугунов – первичные комплексные карбиды (Ti, Nb, Cr, Fe)C, дендриты твердого раствора, эвтектика и вторичные карбиды МС. Добавки бора изменяют химический состав первичных карбидов. В них снижается содержание ниобия с 42 до 3 %, увеличивается содержание титана в карбидах с 22 до 66 %. В эвтектических карбидах повышается содержание железа, а содержание хрома в них снижается. Методами количественной металлографии исследованы параметры первичных фаз – карбидов МС и дендритов твердого раствора. Для оценки фактора формы F, который является критерием компактности первичных фаз, использовали специальную методику анализатора изображений Thixomet PRO. В качестве характеристик дендритной структуры применяли следующие параметры: дисперсность дендритной структуры δ, объемную долю дендритов V, расстояние между осями дендритов второго порядка λ2, фактор формы F, размеры дендритов (средние площадь S, длину ℓ, ширину β). Применение предлагаемых характеристик (параметров) позволило не только количественно оценить дендритную структуру, но и определить степень модифицирования - относительное (в процентах) изменение каждого критерия в модифицированных чугунах по сравнению с немодифицированными чугунами, а также установить количественные соотношения степени модифицирования с условиями кристаллизации.

Ключевые слова: жароизносостойкие белые чугуны, модифицирование, температурные режимы охлаждения металла в литейной форме, структура, фазовый состав, химический состав фаз, вторичное твердение в форме, параметры фаз, фактор формы, степень модифицирования

DOI: 10.17073/0368-0797-2019-11-887-893

Библиография:

1. Петроченко Е.В. Особенности кристаллизации, формирования структуры и свойств износостойких и жаростойких чугунов в различных условиях охлаждения: дис. ... доктора техн. наук. - Магнитогорск, 2012. - 310 с.

2. Колокольцев В.М., Петроченко Е.В., Молочкова О.С., Ахметова А.А. Влияние бора на структуру и свойства жароизносостойких чугунов // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования: материалы 72-й межрег. науч.-техн. конф. / под. ред. В.М. Колокольцева. Т. 1. - Магнитогорск: Изд-во МГТУ им. Г.И. Носова. 2014. С. 101-105.

3. Колокольцев В.М., Петроченко Е.В., Молочкова О.С., Ахметова А.А. Количественные характеристики дендритной структуры жароизносостойких белых чугунов // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования: материалы 74-й межрег. науч.-техн. конф. / под. ред. В.М. Колокольцева. Т. 1. - Магнитогорск: Изд-во МГТУ им. Г.И. Носова. 2016. С. 140-144.

4. Молочкова О.С. Выбор состава и исследование структуры, свойств жароизносостойких комплексно-легированных белых чугунов: дис… канд. техн. наук. - Магнитогорск, 2012. - 123 с.

5. Tasgin Yahya, Kaplan Mehmet, Yaz Mehmet. Investigation of effects of boron additives and heat treatment on carbides and phase transition of highly alloyed duplex cast iron // Materials and Design. 2009. Vol. 30. P. 3174–3179.

6. Hufenbach J., Kunze K., Giebeler L., Gemming T., Wendrock H., Baldauf C., Kühn U., Hufenbach W., Eckert J. The effect of boron on microstructure and mechanical properties of high-strength cast FeCrVC // Materials Science & Engineering A. 2013. Vol. 586. P. 267-275.

7. Xiang Chen, Yanxiang Li. Effect of heat treatment on microstructure and mechanical properties of high boron white cast iron // Materials Science and Engineering A. 2010. Vol. 528. P. 770–775.

8. Peng Yun-Cheng, Jin Hui-Jin, Liu Jin-Hai, Li Guo-Lu. Effect of boron on the microstructure and mechanical properties of carbidic austempered ductile iron // Materials Science and Engineering A. 2011. Vol. 529. P. 321–325.

9. Kolokoltsev V.M., Petrochenko E.V., Molochkova O.S. Influence of complex V, Cu, Ti and B alloying on structural and phase state, mechanical properties and wear resistance of white cast iron // CIS Iron and Steel Review. 2016. Vol. 1. P. 23-15.

10. Kolokoltsev V.M., Petrochenko E.V., Molochkova O.S. Influence of boron modification and cooling conditions during solidification on structural and phase state of heat- and wear-resistant white cast iron // CIS Iron and Steel Review. 2018. Vol. 15. P. 11-15.

11. Correa R., Bedolla-Jacuinde A., Mejía I., Cardoso E., Hernández B. Effect of boron on microstructure of directionally solidified high chromium white irons // International Journal of Cast Metals Research. 2011. Vol. 24. No. 1. P. 37-44.

12. Correa R., Bedolla-Jacuinde A., Zuno-Silva J., Cardoso E., Mejía I. Effect of boron on the sliding wear of directionally solidified high-chromium white irons // Wear. 2009. Vol. 267. No. 1-4. P. 495-504.

13. Petrovic S.T., Markovic S., Pavlovic Z.A. The effect of boron on the stereological characteristics of the structural phases present in the structure of the 13% Cr white iron // Journal of Materials Science. 2003. Vol. 38. No. 15. P. 3263-3268.

14. Villanueva-Perez O.E., Mejía I., García-García V., Bedolla-Jacuinde A. Metallographic, structural and mechanical characterization of a low density Fe-Mn-Al-C steel microalloyed with Ti/B in as-cast and homogenized conditions // MRS Advances. 2018. Vol. 3. No. 64. P. 3971-3978.

15. Gromczyk М., Kondracki М., Studnicki А., Szajnar J. Stereological analysis of carbides in hypoeutectic chromium cast iron // Archives of Foundry Engineering. 2015. Vol. 15. No. 2. P. 17-22.

16. Гущин Н.С., Куликов В.И., Нуралиев Ф.А., Тахиров А.А. Износостойкие легированные хромом чугуны со специальными свойствами // Литейное производство. 2015. № 4. С. 7-11.

17. Александров М.В. Формирование структуры и абразивная износостойкость литого композиционного материала системы легированный белый чугун – TiС // Литейщик России. 2015. № 2. С. 29-34.

18. Bedolla-Jacuinde A., Correa R., Quezada J.G., Maldonado C. Effect of titanium on the as-cast microstructure of a 16% chromium white iron // Materials Science and Engineering A. 2005. Vol. 398. P. 297-308.

19. Zhi X., Xing J., Fu H., Xiao B. Effect of niobium on the as-cast microstructure of hypereutectic high chromium cast iron // Materials Letters. 2008. Vol. 62. No. 6-7. P. 857-860.

20. Satoh T., Liu H.-N., Sakamoto M., Kawakami Y. High temperature properties of a high-chromium cast iron and its composites fabricated via powder metallurgy process // Journal of Materials Science. 2005. Vol. 40. No. 12. P. 3283-3286.

21. Sain P.K., Sharma C.P., Bhargava A.K. Microstructure aspects of a newly developed, low cost, corrosion-resistant white cast iron // Journal Metallurgical and Materials Transactions A. 2013. Vol. 44F. P. 1665-1671.

22. Yoganandh J., Natarjan S., Kumaresh Babu S.P. Erosive Wear Behavior of Nickel-Based High Alloy White Cast Iron Under Mining Conditions Using Orthogonal Array // Journal of Materials Engineering and Performance. 2013. Vol. 22. No.9. P. 2534-2540.

23. Bedolla-Jacuinde A., Arias L., Hernández B. Kinetics of secondary carbides precipitation in a high-chromium white iron // Journal of Materials Engineering and Performance. 2003. Vol. 12. No. 4. P. 371-382.

24. Janus A. Effect of chemical composition on number of eutectic colonies in Ni-Mn-Cu cast iron // Archives of Foundry Engineering. 2013. Vol. 13. No. 1. P. 51-56.

Дата поступления: 04.08.2018

Главный редактор

Леонтьев Леопольд Игоревич

Главный редактор Известия вузов Черная металлургия