Вплив умов плавки та газонасиченості на формоутворення графіту в чавунах

Abstract

UK: Мета роботи. У цій статті наведено аналіз впливу умов плавки чавунів з різною морфологією графітової фази (пластинчастого, пластівчастого, кулястого) на газонасиченість чавунів. Методи дослідження. Застосовували металографічний, мікроренгеноспектральний і петрографічний методи аналізу чавунів. Отримані результати. Найбільш помітною виявилася залежність морфології графіту від вмісту кисню, не зважаючи на те, що з усіх газів найбільшим вмістом відрізнявся азот (до 0,016 %), а найменшим – водень (0,0002–0,0003 %). Менший вміст газів спостерігався при плавці чавунів в індукційних печах. Вміст кисню в досліджуваних чавунах не перевищував 0,001–0,003 % (за масою). Більший вміст кисню відповідав сірим чавунам з пластинчастим графітом, менший – ковким чавунам з пластівчастим графітом, і найбільш низький – високоміцним чавунам з кулястим графітом. Рентгеноспектральним аналізом встановлено, що кисень, головним чином міститься у графітовій фазі. У пластинчастих включеннях графіту було виявлено до 7 % кисню і до 3,5 % кисню – в кулястих. Наукова новизна. Незважаючи на досить велику вивченість впливу газів на структуроутворення чавунів, до сьогодні в практиці виробництва виливків контролю газів не приділяють належної уваги. Причому найбільш дискусійним залишається питання про форму наявності газів у чавунах і механізму їх впливу на структуроутворення і, особливо, формування графітової фази. Петрографічними дослідженнями встановлено, що кисень у чавунах здатний утворювати субоксиди. Утворення субоксидів (кремнію, магнію, алюмінію та ін.) відбувається в умовах дефіциту кисню в чавунах при взаємодії цих елементів з оксидом вуглецю (СО). Практичне значення. Отримані дані необхідні для розкриття механізму впливу газової фази на графітизацію чавунів і розробці оптимальних технологічних процесів отримання чавунних виливків з необхідними структурними показниками і комплексом фізико-механічних властивостей. EN: Purpose. The melting conditions effect for cast irons with different graphite phase morphologies (lamellar, flaky, globular) on cast irons gas saturation were analyzed. Methods of research. Metallographic, X-ray spectral and petrographic methods of cast iron analysis were used. Results. The dependence of the graphite morphology on the oxygen content was the most noticeable, despite the fact that nitrogen has its highest content of all gases (up to 0.016 %), and hydrogen has the lowest one (0.0002–0.003%). The smaller content of gases corresponded to cast irons melting in induction furnaces. The oxygen content in investigated cast iron does not exceed 0.001–0.003 % (by weight). Greater oxygen content corresponded to gray cast iron with lamellar graphite, the less one to ductile cast iron with flake graphite, and the lowest one to high-strength cast iron with nodular graphite. X-ray spectral analysis showed that oxygen is mainly contained in the graphite phase. In lamellar inclusions of graphite up to 7 % of oxygen and up to 3.5% of oxygen were detected in spherical inclusions. Scientific novelty. Despite relatively large number of gases impact stadies on the formation of cast irons in castings manufacture up to the present, the control of gases is neglected. And the most controversial is still the issue concerning the gases presence form in the cast irons and the mechanism of their influence on the structure formation and, in particular, the graphite phase formation. Petrographic studies showed that oxygen in cast iron is capable to form sub-oxides. The formation of sub-oxides (silicon, magnesium, aluminum, etc.) occurs under conditions of oxygen deficiency in cast irons when these elements interact with carbon monoxide (CO). Practical significance. The obtained data are necessary for revealing the mechanism of the gas phase impact on cast irons graphitization and the development of optimal technological processes for manufacturing iron castings with the necessary structural parameters and a complex of physical and mechanical properties.