ДОСЛІДЖЕННЯ МОЖЛИВОСТІ ПІДВИЩЕННЯ МЕХАНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ВИСОКОМІЦНОГО ЧАВУНУ З УРАХУВАННЯМ РЕКОМЕНДАЦІЙ СТАНДАРТУ ДСТУ EN 1563:2019
https://doi.org/10.33815/2313-4763.2024.2.29.084-097
Анотація
У роботі розглянуті технологічні можливості підвищення межі міцності та відносного подовження високоміцних чавунів з кулястим графітом з урахуванням рекомендацій стандарту ДСТУ EN 1563:2019. В якості основного методу вибрано підвищення вмісту кремнію для отримання феритної матриці, зміцненої по твердорозчинному механізму. З метою забезпечення низької собівартості виробництва, особливу увагу було приділено обґрунтуванню допустимого вмісту фонових та шкідливих домішок з метою використання дешевого комерційного брухту. Розглянуто також питання стабільності механічних характеристик чавуну при коливаннях технологічних параметрів його виробництва. Показано, що основними джерелами варіабельності характеристик є нестабільність результатів обробки металу в ковші при використанні «sandwich»-процесу, а також коливання вмісту фонових та шкідливих домішок у зв’язку з нестабільністю якості металевого брухту. Встановлено, що в дослідженому діапазоні хімічного складу підвищення вмісту магнію та кремнію сприяє одночасному зростанню міцності та пластичності чавуну, тоді як збільшення вмісту марганцю підвищує міцність, але знижує пластичність. Показано, що для отримання відносного подовження А5 ≥ 14% вміст сірки має бути: S < 0,006, фосфору: P < 0,02, хрому: Cr < 0,04. Вміст олова Sn < 0,008% не створює негативного впливу на механічні властивості високоміцного чавуну. Також встановлено, що при зростанні вмісту кремнію та магнію в чавунах з високим вуглецевим еквівалентом при високій температурі розливання у форми з’являється тенденція до утворення розірваного та зіркоподібного графіту, що приводить до падіння механічних характеристик чавуну. Рекомендовано запровадити додатковий металографічний контроль на наявність у структурі часток цієї морфології.
Посилання
2. DSTU EN 1563:2019 (2019) Lytvo. Chavun z kulyastym graphytom (EN 1563:2018, IDT). Rozrobnyk DP “Ukraynskyi naukovo-doslydnyi s navchalnyi tcentr problrm standaryzatcyi, srertyfykatsyi ta yakosty (DP «UkrNDTS»). 47 p.
3. Bublykov, V. B., Naryvskyi, A. V., Bachynskyi, Y. D. (2021). Technologya otrymannya tonkostynnykh vylyvkyv x vysokomytsnogo chavuny v oblytsovanykh kokylyakh z vykorystannyam vnutryshnyoformovogo madyfykyvannya rozplavu. Metal ta lyttya Ukrainy. vol. 29, #1, p. 46–53. https://doi.org/10.15407/scin15.04.005.
4. Bublykov, V. B., Bachynskyi, Y. D., Nesteruk, O. P. (2024). Oderzhannya vysokomytsnykh chavunyv perlitnogo klasu z pydvyschenymy technologychnymy ta mechanichnymy vlastyvostyamy. Protsesy Lyttya #1 (155). p. 4–13. https://doi.org/10. 15407/plit2024.01.003.
5. Bublykov, V. B., Naryvskyi, A. V., Bachynskyi, Y. D., Yasynskyi, O. O. (2020). Legovanyi kremnyem vysokomytsnyi chavun ta yogo zastosuvannya. Protsesy Lyttya. #1 (139). p. 20–29.
6. Bublykov, V. B., Naryvskyi, A. V., Bachynskyi, Y. D., Nesteruk, O. P. (2022). Rozvytok technology oderzhannya vysokoplastychnykh vysokomytsnykh chavunyv ferytnogo klacu. Metal ta lyttya Ukrainy vol. 30, #3, p. 72–78. https://doi.org/10.15407/steelcast2022.03.072.
7. Lutz Horbach, Jiali Zhang, Tobias Sedlatschek, Felix Weber and oth. (2024). The effect of silicon on critical resolved shear stress of solid solution strengthened ferritic ductile iron. Materials&Design. 244 113130. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2024.113130.
8. Urko de la Torre Rodolfo González-Martínez Jacques Lacaze Jon Sertucha (2018). Effects of high silicon contents on graphite morphology and room temperature mechanical properties of as-cast ferritic ductile cast irons. Part I – Microstructure Materials Science and Engineering: A Volume 712, 17 January 2018, Pages 794–802 https://doi.org/10.1016/ j.msea.2017.11.050.
9. Rodolfo González-Martínez, Urko de la Torre, André Jacques Lacaze, Ebel Jon Sertucha. (2018). Effects of high silicon contents on graphite morphology and room temperature mechanical properties of as-cast ferritic ductile cast irons. Part II – Mechanical properties. Materials Science and Engineering: A Volume 712, 17 January, Pages 803–811 https://doi.org/10.1016/j.msea.2017.11.051.
10. Pashynskyi, V. V., Pashynskaya, О. G., Boyko, I. O. (2023). Structure aspects of mechanical properties of ductile iron formation/ International scientific conference “MININGMETALTECH 2023 – The mining and metals sector: integration of business, technology and education” : conference proceedings (November 29–30, 2023. Riga, the Republic of Latvia). Riga, Latvia : “Baltija Publishing”, 2023. Vol. 1.p. 106–109. https://doi.org/10.30525/978-9934-26-361-3-32.
11. Daniel Franzen, Bjo¨rn Pustal and Andreas Bu¨hrig-Polaczek (2023). Influence of graphite-phase parameters on the mechanical properties of high-silicon ductile iron. International Journal of Metalcasting. Volume 17, Issue 1, 2023. Pages 4–21 https://doi.org/10.1007/s40962-022-00761-5.
12. Stan, S. C., Chisamera, M., Riposan, I., Neacsu, E. L. and Cojocaru A. M. (2018). Structure Characteristics of Silicon Alloyed Ductile Cast Iron. 7th International Conference on Advanced Materials and Structures – AMS 2018 IOP Publishing IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 416 012077 https://doi.org/10.1088/1757-899X/416/1/012077.
13. Riposan, I., Stan, S. (2022). Graphite Compactness Degree and Nodularity of High-Si Ductile Iron Produced via Permanent Mold versus Sand Mold Casting. Materials 2022, 15, 2712. https://doi.org/10.3390/ma15082712.
14. Riposan, I., Anca, D., Stan, I., Chisamera, M., Stan, S. (2022). Graphite Nodularity Evaluation in High-Si Ductile Cast Irons. Materials 2022, 15, 7685. https://doi.org/10.3390/ma15217685.
15. Alhussein, A., Risbet, M., Bastien, A., Chobaut, J. P. and oth. (2014). Influence of silicon and addition elements on the mechanical behavior of ferritic ductile cast iron Materials Science and Engineering: A Volume 605, 27 May 2014, Pages 222–228 https://doi.org/10.1016/j.msea.2014.03.057.
16. Márcio Medeiros de Magalhães, Guilherme Vieira Braga Lemos, André Froehlich, Henrique Piaggio and oth. (2024). Microstructure and mechanical properties of SiMo ductile cast irons alloys with varied Mo and Nb contents. Journal of Materials Research and Technology Volume 30, May–June 2024, Pages 6301–6308. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2024.05.029.
