Отримання литих армованих конструкцій рідкофазним суміщенням компонентів системи

Processy litʹâ, 2020, Tom 139, №1, p.69-75

Анотація

Надійшла 08.02.2020

УДК 621.74.046

Розглянуто варіанти одержання композитних литих матеріалів з функціональними властивостями. Проаналізовано методи армування матричних сплавів армуючою фазою. Доведено, що найбільш ефективним методом утворення матеріалів зі спеціальними функціональними властивостями з кольорових та залізовуглецевих сплавів є армування цих сплавів при рідкофазному поєднанні компонентів системи. При цьому використання методу лиття за моделями, що газифікуються, дозволяє знизити трудомісткість та складність операцій по розташуванню армуючої фази у порожнині форми, тому що є можливість встановлення її на етапі виготовлення моделі. Досліджено вплив армуючої фази на формування структури і властивостей литих армованих конструкцій на основі залізовуглецевих сплавів. На базі проведених металографічних досліджень встановлено, що при отриманні литих армованих конструкцій, де в якості матричного сплаву використовується сірий та високоміцний чавун, перехідна (дифузійна) зона – без чіткої поверхні розділу між різнорідними металами. При цьому мікроструктура перехідного шару відрізняється як від структури матричного сплаву, так і від структури армуючої фази. Наприклад, інтенсивне протікання тепломасообмінних процесів при взаємодії чавуну з перегородкою зі сталі Ст3 обумовлює значне підплавлення перегородки, при цьому утворюється велика ширина перехідної зони – 0,15–0,18 мм та відбувається інтенсивне насичення сталі вуглецем чавуну за рахунок локального скупчення рідкої вуглецевої фази деструкції моделі. При армуванні виливків із сірого чавуну і високоміцного чавуну з кулястою формою графіту стрижнями діаметром 2 і 5 мм зі сталі 20 виявлено досить глибоке навуглецювання та значну дифузію вуглецю з чавуну в сталь, яка залежить від температури на поверхні контакту рідкої і твердої фази та швидкості затвердіння виливка. Загальна величина дифузійної зони (перехідної зони) складає 0,4–0,6 мм. Виявлено, що на формування мікроструктури і розмір перехідної зони впливають хімічний склад матричного сплаву і армуючої фази, температура рідкого матричного сплаву і швидкість охолодження виливка, яка пов’язана також з кількістю введеної армуючої фази.