Аналіз графітової фази у відцентрових заготівках з високоміцного чавуну

Abstract

UK: Мета роботи. Визначити характерні геометричні параметри кулястих графітних вкраплень за перерізом чавунної заготівки для поршневих кілець. Методи дослідження. Циліндричну заготівку для поршневих кілець отримували відцентровим способом. Хімічний склад заготівки відповідав марці ВЧ 500-2 (ДСТУ 3925-99). Для отримання кулястого графіту використовували нікель-магнієву лігатуру (15 % Mg) та вторинне графітизуюче модифікування феросилікобарієм ФС65Ба4. Кількість кожної добавки складала 1,0 % від маси металу. Кулястий графіт оцінювали згідно ГОСТ 3443 та за декількома характерними геометричними параметрами. Для цього використовували комп’ютерний аналізатор зображень на базі мікроскопу «ZEISS. Epityp-2» з цифровою відеокамерою «Baumer». Отримані результати. Розглянуто геометричні параметри графітних вкраплень за перерізом відцентрової заготівки з високоміцного чавуну. Встановлено суттєву різницю геометричних параметрів кулястих вкраплень графіту за декількома розмірними групами, що утворюються у різних шарах чавунної заготівки, яку отримують відцентровим способом лиття. Наукова новизна. Класифіковано вкраплення кулястого графіту у маслотній заготівці за 6-ти розмірними групами ГОСТ 3443 та 11-ти розмірними групами, побудованими в арифметичній прогресії. Встановлено суттєві відмінності зовнішнього та центрального шарів виливки: у 2,14 рази – за кількістю дрібних (5…10 мкм) вкраплень; у 1,59 рази – за кількістю вкраплень розміром 10…15 мкм, у 1,4 рази – за кількістю вкраплень розміром 20…25 мкм; у 3…9 разів – за кількістю великих (понад 35 мкм вкраплень). Практична цінність. Порівняльна оцінка морфології кулястого графіту у зовнішньому, центральному та внутрішньому шарах відцентрованої заготівки дозволить вдосконалити технологічні параметри виробництва литих поршневих кілець з метою забезпечення високого ресурсу двигунів або компресорів. EN: Purpose. To determine the characteristic geometric parameters of spherical graphite inclusions in the cross-section of a cast iron billet for piston rings. Research methods. A cylindrical blank for piston rings was obtained by the centrifugal method. The chemical composition of the blank according to the ВЧ 500-2 brand (DSTU 3925-99). To obtain spherical graphite, nickel-magnesium ligature (15 % Mg) and secondary graphitizing modification with ferrosilicobarium ФС65Ба4 were used. The amount of each additive was 1.0 % of the metal mass. Spherical graphite was evaluated according to GOST 3443 and several characteristic geometric parameters. A computer image analyzer based on a “ZEISS Epityp-2” microscope with a digital video camera “Baumer” was used. Results. The geometric parameters of graphite inclusions in the cross-section of a centrifugal billet made of high-strength cast iron are examined. A significant difference in the geometric parameters of spherical inclusions of graphite according to several size groups formed in different layers of the cast iron billet obtained by centrifugal casting was established. Scientific novelty. Spherical graphite inclusions in the oil billet are classified according to 6 size groups of GOST 3443 and 11 size groups built in arithmetic progression. Significant differences between the outer and central layers of the casting were established: 2.14 times – by the number of small (5...10 μm) inclusions; 1.59 times – by the number of inclusions with a size of 10...15 μm, 1.4 times – by the number of inclusions with a size of 20...25 μm; 3.9 times – by the number of large (more than 35 μm inclusions). Practical value. A comparative assessment of the morphology of spherical graphite in the outer, central and inner layers of the centered workpiece will allow to improve the technological parameters of the production of cast piston rings in order to ensure a high resource of engines or compressors.