Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2022
Идентификатор DOI: 10.14529/met220101
Ключевые слова: blast furnace iron, invar, linear expansion coefficient, Thermal cyclic treatment, anomaly of physical properties, доменный чугун, инвар, коэффициент линейного расширения, термическая циклическая обработка, аномалия физических свойств
Аннотация: Развитие современного материаловедения предусматривает постоянный поиск новых материалов с более высокими свойствами. В качестве таких материалов в настоящее время широко используются дорогие железоникелевые сплавы, так называемые инвары. Говоря о структуре и свойствах чугуна чаще всего игнорируется влияние газов (водорода, азота и кислорода) на формирование его структуры и свойств. В практике получения чугунных отливок для придания чугуну нужных свойств часто используется обработка расплава различными веществами. Помимо воздействия на химический состав расплава, его свойства можно изменять с помощью других факторов. Одним из наиболее простых по осуществлению и эффективности может быть изменение температуры расплава и времени пребывания при этой температуре. Для изучения влияния термоциклирования на линейное расширение и микроструктуру чугуна проводилось два варианта обработки расплава. Первый заключался в нагреве до 1300 °С, выдержке в течение 15 мин и охлаждении до получения твердой корки. Второй - в нагреве до 1550 °С, выдержке в течение 15 мин и охлаждении до температуры 1350 °С. Оба процесса повторялись многократно. Проведенная обработка расплава полностью удаляет выделения свободного графита из структуры чугуна. Металлографический анализ дилатометрических образцов позволил установить, что термоциклическая обработка приводит к образованию ледебурита. Изучалось влияние термической обработки на линейное расширение и микроструктуру доменного чугуна после предварительной обработки расплава. Наиболее эффективной оказалось проведение химико-термической обработки (цементации в среде бондюжского карбюризатора) с последующей закалкой. Проведение цементации в среде бондюжского карбюризатора приводит к повышению значений коэффициента линейного расширения в области низких и высоких температур испытания. Однако последующая закалка позволяет получить довольно низкие значения коэффициента линейного расширения: 3,1•10-6, град-1 при температуре 150 °С и 1,8•10-6, град-1 при температуре 400 °С. Сравнивая коэффициент линейного расширения доменного чугуна без выделений графита с коэффициентами линейного расширения инваров в различных температурных интервалах видно, что коэффициент линейного расширения после предварительной обработки принимает довольно низкие значения. The development of modern materials science provides for the constant search for new materials with higher properties. Expensive iron-nickel alloys, the so-called Invars, are currently widely used as such materials. Speaking about the structure and properties of cast iron, the influence of gases (hydrogen, nitrogen and oxygen) on the formation of its structure and properties is most often ignored. In the practice of obtaining cast iron castings, to impart the desired properties to cast iron, the treatment of the melt with various substances is often used. In addition to affecting the chemical composition of the melt, its properties can be changed using other factors. One of the simplest in implementation and efficiency can be a change in the temperature of the melt and residence time at this temperature. To study the effect of thermal cycling on the linear expansion and microstructure of cast iron, two variants of melt processing were carried out. The first one consisted in heating to 1300 °С, holding for 15 minutes and cooling until a hard crust was obtained. The second one is heated to 1550 °С, held for 15 minutes and cooled to a temperature of 1350 °С. Both processes were repeated many times. The performed processing of the melt completely removes the precipitation of free graphite from the cast iron structure. Metallographic analysis of dilatometric samples made it possible to establish that thermal cycling leads to the formation of ledeburite. The effect of heat treatment on the linear expansion and microstructure of blast furnace iron after pretreatment of the melt was studied. The most effective was the chemical-thermal treatment (carburizing in the environment of the Bonduzhsky carburizer) followed by quenching. Carrying out carburizing in the environment of the Bonduzhsky carburizer leads to an increase in the values of the linear expansion coefficient in the region of low and high test temperatures. However, subsequent quenching allows one to obtain rather low values of the coefficient of linear expansion: 3,1•10-6, deg-1 at a temperature of 150 °С and 1,8•10-6, deg-1 at a temperature of 400 °С. Comparing the coefficient of linear expansion of blast furnace iron without precipitation of graphite with the coefficients of linear expansion of Invars in different temperature ranges, it can be seen that the coefficient of linear expansion after preliminary processing takes on rather low values.
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия
Выпуск журнала: Т. 22, № 1
Номера страниц: 5-12
ISSN журнала: 19908482
Место издания: Челябинск
Издатель: Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)