Дослідження впливу розмірних параметрів чавунних заготовок та режимів деформування на формування структури в процесі кування

Abstract

Підвищення рівня механічних властивостей сучасних зносостійких чавунів є важливою і актуальною задачею сьогодення. В структурі цих сплавів утворюються складні карбідні евтектики у вигляді суцільної сітки навколо дендритів первинного аустеніту. Застосування обробки тиском сприяє подрібненню карбідної складової та перетворює білий чавун в матеріал з унікальним комплексом властивостей, що поєднує високу стійкість до абразивного зносу з високою стійкістю до ударних навантажень. Обмеження впровадження обробки тиском в промисловості пояснюється їх низькою пластичністю у литому стані. На кафедрі матеріалознавства ім. Тарана Ю. Н. НметАУ розроблено новий клас білих (дактильованих) чавунів з підвищеною пластичністю завдяки карбідним перетворенням в легованому цементиті. Для прогнозування формозміни в чавунних застосовано комп'ютерне моделювання у програмному продукті QForm, за допомогою якого визначено, особливості впливу вихідного співвідношення розмірів зразків (h/d), ступеня та швидкості деформації (ε) на розподіл температури та інтенсивності деформацій при стисканyі на різному обладнанні. Для порівняння результатів комп'ютерного моделювання операції осадження із формозміною в заготовках з чавуну, що містить 2,4% С; 3,2% V; 1,78% Cr, проводили гаряче стискання на молоті та на гідравлічному пресі. Отримані результати показують, що по вертикальному перетину зразків деформація відбувається нерівномірно. При збільшенні висоти заготівки структурні складові деформуються в більшій мірі. При куванні на молоті утворюється більш однорідна структура. Правомірність результатів математичного моделювання співпадає з даними експериментальних досліджень, що підтверджує доцільність використання моделювання для прогнозування формозміни при куванні дактильованого чавуну. Вивчено структурні перетворення в чавунних заготівках, що підлягали куванню в промислових умовах. Найбільш суттєвому подрібненню евтектичного цементиту та структурній однорідності поковок сприяє кування при 1000...1100ºС із декількома виносами, застосування проміжного відпалу та деформування при температурах нижчих за температуру рекристалізації цементиту 850...950 ºС.

Today the important task is to increase the level of mechanical properties of modern wear-resistant castings. In the structure of these alloys, there are complex carbide eutectics as a continuous grid around dendrites of the primary austenite. Eutectic carbides divide into particles in the process of pressure treatment, the mechanical properties of white cast iron become better, abrasive resistance and impact strength increase as well. The inf luence of carbide transformations on ductility, hardening and softening processes during deformation when applying different straining methods, as well as the influence of annealing following chipless shaping was determined The deformation of white cast iron is almost never used in industry, because it has low ducti lity after casting. New compositions of white low-alloyed cast irons with increased plasticity developed at the Department of Materials Science of the National Metallurgical Academy of Ukraine. It is shown that implementation of phase transitions in metastable carbides could lead to hard deforming materials plasticity increasing in several times as well as to provide their successful pressure treatment under industrial conditions. The QForm program is used for computer simulation of cast iron processes of forging. The ratio of the sample sizes (h/d), the degree and the deformation rate (ε) affect the distribution of temperature and intensity of deformations when compressed on different equipment. The results of computer simulation coincide with the results of the experiment that was carried out. Cast iron contained 2.4% C; 3.2% V; 1.78% Cr, hot compression was carried out on a hammer and on a hydraulic press. The results of the experiment indicate that the deformation is uneven in the vertical section of the samples. The structure deforms to a greater extent if the height of the workpiece is greater. A homogeneous structure is formed when forging on a hammer on a vertical cross section of a sample, although the structure changes in the central section of forging more. Production technologies and deformable cast iron forgings were developed. he microstructural analysis of cast iron blanks, which were subject to forging in industrial conditions, showed that eutectic cementite is crushed by forging in two stages. The first stage is the deformation ε = 5...15% at 1000...1100 ºС, after which it is heated and departed, and the second stage (final) at a temperature less than the recrystallization temperat ure of cementite 850...950 ºС.