Формирование структуры биметаллических отливок
Исследовано влияние химического состава, скорости охлаждения и термокинетических параметров фазовых превращений сплавов биметаллических пар на структуру биметаллических отливок. Установлены количественные закономерности формирования структуры биметаллических отливок при их затвердевании и термическо...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Металл и литье Украины |
|---|---|
| Дата: | 2014 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2014
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/159722 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Формирование структуры биметаллических отливок / Е.Г. Афтандилянц, О.А. Пеликан, Л.М. Клименко, Д.Г. Костенко // Металл и литье Украины. — 2014. — № 8. — С. 29-35. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-159722 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Афтандилянц, Е.Г. Пеликан, О.А. Клименко, Л.М. Костенко, Д.Г. 2019-10-12T17:05:17Z 2019-10-12T17:05:17Z 2014 Формирование структуры биметаллических отливок / Е.Г. Афтандилянц, О.А. Пеликан, Л.М. Клименко, Д.Г. Костенко // Металл и литье Украины. — 2014. — № 8. — С. 29-35. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. 2077-1304 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/159722 621.74.046 Исследовано влияние химического состава, скорости охлаждения и термокинетических параметров фазовых превращений сплавов биметаллических пар на структуру биметаллических отливок. Установлены количественные закономерности формирования структуры биметаллических отливок при их затвердевании и термической обработке. Досліджено вплив хімічного складу, швидкості охолодження та термокінетичних параметрів фазових перетворень сплавів біметалевих пар на структуру біметалевих виливків. Встановлено кількісні закономірності формування структури біметалевих виливків при їх твердінні та термічній обробці. Influence of the chemical composition, cooling rate and thermo-kinetic parameters of phase transformations of alloys bimetallic couples on the structure of bimetallic castings were investigated. Quantitative regularities of structure formation of bimetallic castings during their solidification and heat treatment were determined. ru Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України Металл и литье Украины Формирование структуры биметаллических отливок Формування структури біметалевих виливків Structure formation of bimetallic castings Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Формирование структуры биметаллических отливок |
| spellingShingle |
Формирование структуры биметаллических отливок Афтандилянц, Е.Г. Пеликан, О.А. Клименко, Л.М. Костенко, Д.Г. |
| title_short |
Формирование структуры биметаллических отливок |
| title_full |
Формирование структуры биметаллических отливок |
| title_fullStr |
Формирование структуры биметаллических отливок |
| title_full_unstemmed |
Формирование структуры биметаллических отливок |
| title_sort |
формирование структуры биметаллических отливок |
| author |
Афтандилянц, Е.Г. Пеликан, О.А. Клименко, Л.М. Костенко, Д.Г. |
| author_facet |
Афтандилянц, Е.Г. Пеликан, О.А. Клименко, Л.М. Костенко, Д.Г. |
| publishDate |
2014 |
| language |
Russian |
| container_title |
Металл и литье Украины |
| publisher |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Формування структури біметалевих виливків Structure formation of bimetallic castings |
| description |
Исследовано влияние химического состава, скорости охлаждения и термокинетических параметров фазовых превращений сплавов биметаллических пар на структуру биметаллических отливок. Установлены количественные закономерности формирования структуры биметаллических отливок при их затвердевании и термической обработке.
Досліджено вплив хімічного складу, швидкості охолодження та термокінетичних параметрів фазових перетворень сплавів біметалевих пар на структуру біметалевих виливків. Встановлено кількісні закономірності формування структури біметалевих виливків при їх твердінні та термічній обробці.
Influence of the chemical composition, cooling rate and thermo-kinetic parameters of phase transformations of alloys bimetallic couples on the structure of bimetallic castings were investigated. Quantitative regularities of structure formation of bimetallic castings during their solidification and heat treatment were determined.
|
| issn |
2077-1304 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/159722 |
| citation_txt |
Формирование структуры биметаллических отливок / Е.Г. Афтандилянц, О.А. Пеликан, Л.М. Клименко, Д.Г. Костенко // Металл и литье Украины. — 2014. — № 8. — С. 29-35. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT aftandilânceg formirovaniestrukturybimetalličeskihotlivok AT pelikanoa formirovaniestrukturybimetalličeskihotlivok AT klimenkolm formirovaniestrukturybimetalličeskihotlivok AT kostenkodg formirovaniestrukturybimetalličeskihotlivok AT aftandilânceg formuvannâstrukturibímetalevihvilivkív AT pelikanoa formuvannâstrukturibímetalevihvilivkív AT klimenkolm formuvannâstrukturibímetalevihvilivkív AT kostenkodg formuvannâstrukturibímetalevihvilivkív AT aftandilânceg structureformationofbimetalliccastings AT pelikanoa structureformationofbimetalliccastings AT klimenkolm structureformationofbimetalliccastings AT kostenkodg structureformationofbimetalliccastings |
| first_indexed |
2025-11-24T21:48:52Z |
| last_indexed |
2025-11-24T21:48:52Z |
| _version_ |
1850498594261434368 |
| fulltext |
29МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 8 (255) ’2014
до 1,60 Mn; до 0,3 Cr и Мо , а рабочего слоя – от 2,4
до 3,6 С; от 0,05 до 1,0 Si; от 1,5 до 5,2 Mn; от 11,0 до
25,0 Cr; от 0,15 до 0,35 V; от 0,15 до 0,35 Ti; до 0,4 Мо.
Микроструктуру изучали на образцах размером
20х20х10 мм, вырезанных из биметаллических отли-
вок в зоне диффузионного соединения металлической
основы и рабочего слоя на оптическом и электронном
микроскопах МИМ-10 и JEOJ JSM-35CF соответствен-
но. При этом определяли объемную или массовую
долю и размеры структурных составляющих металла-
основы, рабочего и переходного слоя.
Пример исследования микроструктуры биметалличе-
ских отливок, состоящих из стали 25Л и чугуна 300Х12Г5,
стали 70ГЛ и чугуна ЧХ22 приведены на рис. 1.
В литом состоянии стальная основа биметалли-
ческой отливки сталь 25Л-чугун 300Х12Г5 состоит
из 25-30 % феррита и 70-75 – перлита, а рабочий
слой – из карбидов, аустенита и перлита в количе-
стве 5-10 %. Граница металлической основы и рабо-
чего слоя диффузионная, без подплавления.
Переходная зона между металлической основой
и рабочим слоем со стороны чугуна на расстоянии
38-47 мкм от границы контакта состоит из перлита,
в интервале от 47 до 1000 мкм содержание перлита
уменьшается до 80-90 % и далее структура состоит из
карбидов, аустенита и перлита в количестве 5-10 %.
Переходная зона со стороны стали на расстоянии
до 16 мкм от границы контакта представляет собой
феррит, в интервале от 16 до 400 мкм – 90 % перлита
и 10 – феррита, а в интервале от 400 мкм и далее –
25-30 % феррита и 70-75 – перлита.
После термической обработки структура стальной
основы биметаллического отливки сталь 25Л-чугун
300Х12Г5 состоит из 50 % феррита и перлита, с раз-
мером зерен 22,7 и 20,3 мкм соответственно. Пере-
ходная зона со стороны стали представляет феррит-
ного полосу толщиной 1 мкм, а со стороны чугуна –
перлитную толщиной 11 мкм. Структура рабочего
слоя состоит из чугуна, содержащего 32 % карбидов,
56 – мартенсита и 12 – аустенита, при этом размер
фаз составляет 40, 40 и 50 мкм соответственно.
Изменение химического состава металлической
основы и рабочего слоя, а также условий формирова-
ния отливки сопровождается изменением количества
и размеров структурных составляющих. Например,
Э
ффективный выбор оптимальных режимов ле-
гирования, литья и термической обработки би-
металлических отливок возможен в результате
компьютерного анализа процесса формирования
структуры металлической основы, рабочего слоя и
переходной зоны при охлаждении после заливки и в
процессе термической обработки.
Известные литературные данные не обеспечи-
вают возможность достоверного объективного по-
нимания ряда явлений в объеме, необходимом для
комплексной оптимизации химического состава ме-
талла-основы и рабочего слоя, режимов их изготов-
ления и термической обработки с целью получения
наиболее экономичными способами необходимого
сочетания физико-механических и эксплуатационных
свойств биметаллических отливок.
Поэтому целью работы было установление основ-
ных факторов, определяющих процесс формирова-
ния структуры биметаллических отливок и количе-
ственных закономерностей их влияния.
Анализ литературных данных показал, что основ-
ными факторами, определяющими процесс форми-
рования структуры металлической основы, рабочего
и переходного слоя в литом состоянии являются со-
держание и распределение элементов между твер-
дым раствором и вторичными фазами, скорость ох-
лаждения и термокинетические параметры фазовых
превращений сплавов биметаллической пары.
Исследования проводились по методике, из-
ложенной в работе [1]. Область факторного про-
странства меняли в следующих пределах: скорость
охлаждения отливок в жидком состоянии металла
(Vtl) – от 0,92 до 2,38 °С/с, в интервале затвердевания
(VΔtз) – от 0,14 до 1,16 °С/с, в температурной области
800-600 °С, которая предшествует превращению аус-
тенита (V800-600) – от 0,11 до 0,24 °С/с, температуры
начала и окончания превращения аустенита стали
(tar3ст, tar1ст) соответственно, от 694 до 783 и от 650 до
660 °С и чугуна (tar3ч, tar1ч) соответственно, от 816 до
854 и от 786 до 796 °С, углеродные эквиваленты ста-
ли (Сест) – от 0,32 до 1,04 %мас., чугуна (Сеч) – от 3,56
до 3,80 %мас. и аустенита чугуна (Сеач) – от 1,96 до
2,10 %мас.
Химический состав металлической основы меня-
ли (%мас.) от 0,22 до 0,80 С; от 0,2 до 0,5 Si; от 0,35
УДК 621.74.046
Е. Г. Афтандилянц, О. А. Пеликан, Л. М. Клименко, Д. Г. Костенко
Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев
Формирование структуры биметаллических отливок
Исследовано влияние химического состава, скорости охлаждения и термокинетических параметров
фазовых превращений сплавов биметаллических пар на структуру биметаллических отливок. Установлены
количественные закономерности формирования структуры биметаллических отливок при их затвердевании и
термической обработке.
Ключевые слова: химический состав, скорость охлаждения, биметалл, структура, закономерность, фаза,
превращение
30 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 8 (255) ’2014
Результаты металлографического анализа показа-
ли, что структура биметаллических отливок в литом
состоянии состоит из феррита, перлита, остаточного
аустенита и карбидов. При этом количество (Фуст, Пуст) и
размер зерен (Dфст, Dпст) феррита и перлита в стальной
основе менялись, соответственно, от 10 до 40 и от 60
до 90 об. %, от 25 до 240 и от 47 до 175 мкм; ширина
ферритного (Вфпз) и перлитного (Вппз) слоя в переходной
зоне – от 12 до 50 и от 30 до 75 мкм соответственно;
количество ( Кч, Пvч) и размер (Dкч, Dпч) карбидов и зерен
перлита в рабочем слое – от 27 до 32 %мас., от 4 до
60 об. %, от 43 до 100 и от 15 до 107 мкм, соответствен-
но; расстояние между пластинами цементита в перли-
те (Δцпч) – от 0,3 до 1,0 мкм и объемная доля остаточ-
ного аустенита (Аоч) в рабочем слое – от 8 до 68 об. %.
После термической обработки, дополнительно
к вышеназванным структурам, в рабочем слое би-
металлических отливок наблюдается мартенсит.
Объемные доли феррита и перлита в стальной ос-
нове изменяются от 10 до 97 и от 3 до 90 % соответ-
ственно, а их размеры – от 6 до 44 и от 5 до 27 мкм.
Размер ферритной зоны переходного слоя изменяется
от 1 до 4 мкм, а перлитной – от 2 до 16 мкм. Рабочий
слой состоит из карбидов, мартенсита и аустенита. При
этом наблюдаются такие изменения количества и раз-
меров карбидов, соответственно: от 28 до 35 %мас. и
от 20 до 50 мкм; мартенсита от 10 до 60 об. %, длины
его пакетов от 10 до 90 мкм; аустенита от 1 до 36 об. %
и размера зерен от 7 до 65 мкм.
в случае биметаллической отливки сталь 70ГЛ-чугун
ЧХ22 микроструктура стальной основы в литом состо-
янии состоит из 10 % феррита и 90 – сорбитообразно-
го перлита. Расстояние между пластинами цементита
в перлите от 0,3 до 1,0 мкм. Рабочий слой состоит из
карбидов, перлита и остаточного аустенита до 20 %.
Граница контакта содержит зоны подплавления.
Переходная зона со стороны чугуна на расстоянии
до 47 мкм от границы контакта состоит из перлита,
в интервале от 47 до 400 мкм – аустенита и карби-
дов, более 400 мкм переходит в структуру чугуна.
Переходная зона со стороны стали на расстоянии
до 31 мкм от границы контакта представляет собой
полосу феррита, в интервале от 31 до 300 мкм – по-
лосу с сорбитобразным перлитом. При большем рас-
стоянии структура зоны контакта представляет собой
структуру стальной основы. Расстояние между пла-
стинами цементита в перлите составляет, в основ-
ном , 0,3 мкм, однако наблюдаются участки с рассто-
янием от 0,5 до 1,0 мкм.
После термической обработки стальная основа
отливки сталь 70ГЛ-чугун ЧХ22 состоит из 95 % фер-
рита и 5 – перлита с размером зерен 18 и 8 мкм, соот-
ветственно. Граница контакта несколько волнистая.
Переходная зона на расстоянии до 0,17 мм состоит
из 90 % перлита и 10 – феррита. Структура чугуна
рабочего слоя состоит из 33 % карбидов, 50 – мар-
тенсита и 17 – аустенита. Размер фаз при этом со-
ставляет 35, 29 и 57 мкм соответственно.
а
е
к
п
б
є
л
р
в
ж
м
с
г
з
н
т
д
и
о
у
Микроструктура биметаллических отливок в литом состоянии (а-д, к-о) и после термической обработки (е-и, п-у).
а-и – сталь25Л-чугун300Х12Г5; к-у – сталь70ГЛ-чугунЧХ22. а, е, к, п – металлическая основа; б-г, е-з, л-н, р-т – пере-
ходная зона (б, є, л, р – со стороны металла-основы; в, ж, м, с – центр; г, с, н, т – со стороны рабочего слоя); д, и, о, у –
рабочий слой. Увеличение: Х500 (а-д, к-о); Х1000 (п-у); Х1300 (е-и)
Рис. 1.
31МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 8 (255) ’2014
Количественные закономерности влияния исходных
факторов на функции отклика определяли методами
парного и множественного корреляционного анализа,
при 95 % вероятности. Оценку значимости коэффици-
ентов уравнений проводили по критерию Стьюдента, а
адекватность уравнений – значениями множественного
коэффициента корреляции (R) и средней относитель-
ной погрешности аппроксимации (δ, %).
При определении закономерностей формирования
структуры биметаллических отливок в литом состоянии
за независимые исходные факторы принимали скоро-
сти охлаждения отливок в жидком состоянии, в интер-
вале затвердевания и температурной области перед
превращением аустенита, температуры начала и окон-
чания превращения аустенита стали и чугуна и угле-
родные эквиваленты стали, чугуна и аустенита чугуна.
За функции отклика принимали количество (Фvст, Пvст)
и размер зерен (Dфст, Dпст) феррита и перлита в сталь-
ной основе, ширину ферритного (Вфпз) и перлитного (Вппз)
слоя в переходной зоне, количество (Кч, Пvч) и размер
(Dкч, Dпч) карбидов и зерен перлита в рабочем слое, а
также расстояние между пластинами цементита в пер-
лите (Δцпч) и объемную долю остаточного аустенита (Аоч)
в рабочем слое.
Физико-математические модели аппроксимирова-
ли полиномом вида
Y = А0 + А1х1 + А2х2 + … + Аiхi + А12х1х2 + … +
+ Аijхiхj + … + Аiхi
n
Закономерности формирования структуры биме-
таллических отливок в литом состоянии представлены
в таблице 1. Анализ значений (табл. 1) показывает, что
в процессе затвердевания и охлаждения (после за-
твердевания биметаллических отливок), содержание
структурных составляющих и дисперсность феррито-
перлитной структуры металла-основы (с коэффициен-
том корреляции от 0,825 до 0,867) определяются угле-
родным эквивалентом стали и скоростями охлажде-
ния в жидком состоянии (в интервале затвердевания
и температурной области 600-800 °С перед превра-
щением аустенита); размер ферритного и перлитного
слоя в переходной зоне с коэффициентом корреляции
от 0,741 до 0,935 – вышеупомянутыми параметрами,
а также углеродным эквивалентом чугуна; количество
карбидов с коэффициентом корреляции 0,984 – угле-
родным эквивалентом чугуна, а их размер с коэффи-
циентом корреляции 0,999 – скоростью охлаждения
рабочего слоя в жидком состоянии и в интервале за-
твердевания; количество и размер зерен перлита в
рабочем слое, а также расстояние между пластинами
цементита в перлите с коэффициентом корреляции от
0,977 до 0,978 – скоростью охлаждения рабочего слоя
в интервале температур 600-800 °С, углеродным эк-
вивалентом чугуна и температурным интервалом пре-
вращения аустенита рабочего слоя; объемная доля
остаточного аустенита в рабочем слое с коэффициен-
том корреляции 0,823 – углеродным эквивалентом чу-
гуна и скоростью охлаждения рабочего слоя в жидком
состоянии и в интервале затвердевания.
Примеры влияния скорости охлаждения биметал-
лической отливки в жидком состоянии (Vtl), в интер-
вале затвердевания (VΔtз), в температурной области
800-600 °С перед превращением аустенита (V800-600),
а также химического состава стали (icт) и чугуна (iч) на
параметры структуры металлической основы, пере-
ходной зоны и рабочего слоя биметаллических отли-
вок в литом состоянии показано на рис. 2, 3.
Расчеты проводили путем изменения значений
одного исходного параметра при фиксированных ба-
зовых значениях других факторов.
За базовые значения принимали средние вели-
чины экспериментальных факторов, которые имели
следующие значения: Vtl = 1,43 °С/с; VΔtз = 0,54;
V800-600 = 0,15; Сст = 0,55 %мас.; Siст. = 0,42; Mnст. = 0,73;
Sст = 0,03; Pст = 0,03; Crст. = 0,2; Сч = 2,7; Siч = 0,54;
Mnч = 3,4; Sч = 0,03; Pч = 0,05; Crч = 19,5.
Анализ результатов моделирования показывает, что
увеличение скорости охлаждения биметаллической
отливки в жидком состоянии (в интервале затвердева-
ния и температурной области 800-600 °С) приводит к
(1)
Таблица 1
Вид уравнения (1) и коэффициенты множественной корреляции (Ri) закономерностей, описывающих
структуру биметаллических отливок в литом состоянии
Вид уравнения 1 Ri
Фvст = 48,3 – 1,3 · Vtl – 26 · V∆ts – 112,4 · V800-600 + 5,6 · Cест 0,855
Dфст = 137,6 + 71,9 · Vtl – 20 · V∆ts – 670,7 · V800-600 - 70,2 · Cест 0,867
Пvст = 51,7 + 1,3 · Vtl + 26 · V∆ts + 112,4 · V800-600 – 5,6 · Cест 0,855
Dпст = 163,3 – 3,1 · Vtl + 14,3 · V∆ts – 517,3 · V800-600 – 7,1 · Cест 0,825
Вфпз = 32,7 – 15 · Vtl – 10 · V∆ts + 95,6 · V800-600 – 0,3 · Cест 0,741
Вппз = 411 – 13 · Vtl + 46,0 · V∆ts + 189,4 · V800-600 – 105 · Сеч 0,935
(Вфпз+Вппз) = 544 – 27 · Vtl + 37,2 · V∆ts + 283,4 · V800-600 + 7,1 · Cест – 134 · Сеч 0,873
Кч = – 5,1 · Сеч + 5,3 · Сеч
2 – 0,5 · Сеч
3 0,984
Dкч = – 408 – 8,8 · Vtl – 50,5 · V∆ts + 136,2 · Сеч 0,999
Пvч = – 18766 + 2168 · V800-600 + 579 · Сеач – 12,8 · tar3ч + 35,5 · tar1ч 0,977
Dпч = 23718 – 2234 · V800-600 – 2760 · Сеач + 21,2 · tar3ч – 44,9 · tar1ч 0,930
∆цпч = 4,94 – 0,71 · V800-600 – 4,05 · Сеач + 0,01 · tar3ч – 0,01 · tar1ч 0,978
Азч = – 3053 + 1142 · Vtl + 9985 · V∆ts + 69,1 · Vtl · V∆ts – 308 · Vtl·Сеч – 2643 · V∆ts·Сеч + 824,1 · Сеч 0,823
32 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 8 (255) ’2014
а б
в
Влияние скорости охлаждения в жидком состоянии (а), в интервале затвердевания (б) и в интервале температур
800-600 °С (в) на размер зерен перлита (Dпст) и феррита (Dфст) и содержание перлита в стальной основе, ширину переходной
зоны (Впз), размер карбидов (Dкч) и зерен перлита (Dпч) в чугуне рабочего слоя биметаллических отливок в литом состоянии
Влияние содержания марганца (а, в) и хрома (б, г) в стали (а, б) и чугуне (в, г) на размер зерен перлита (Dпст) и
феррита (Dфст) в стальной основе, ширину переходной зоны (Впз), размер (Dпч, Dкч) и содержание (Пvч, Ккч) перлита и карби-
дов в чугуне рабочего слоя биметаллических отливок в литом состоянии
Рис. 2.
Рис. 3.
а б
в г
33МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 8 (255) ’2014
2-3 раза влияние факторов, которые приводят к дис-
пергированию структуры биметаллических отливок в
литом состоянии (рис. 4, 5). Необходимо отметить,
что если увеличение содержания хрома в чугуне ра-
бочего слоя в литом состоянии монотонно изменяет
размеры и фазовый состав его микроструктуры, то
после термической обработки такое влияние экстре-
мально (рис. 5, г). При этом максимальная дисперс-
ность мартенсита достигается при содержании хро-
ма в пределах от 16 до 17 %.
Выводы
Установленные закономерности позволяют про-
гнозировать структуру биметаллических отливок в
литом состоянии и после термической обработки
и являются основой для моделирования свойств и
эксплуатационных характеристик биметаллических
диспергированию структуры металлической основы и
рабочего слоя и расширению переходной зоны (рис. 2).
Легирование стали марганцем и хромом приводит
к диспергированию зерен феррита и перлита в ме-
таллической основе биметаллических отливок и рас-
ширению переходной зоны (рис. 3 а, б). Увеличение
содержания марганца в чугуне приводит к дисперги-
рованию всех исследованных структурных состав-
ляющих рабочего слоя (рис. 3, в), а дополнительное
легирование хромом – к увеличению размеров кар-
бидов и зерен перлита (рис. 3, г).
После термической обработки биметаллических
отливок микроструктура стальной основы состоит из
перлита и феррита, а рабочего слоя – из смеси карби-
дов Ме7С3, высокохромистого аустенита и мартенсита.
Приняв за независимые факторы параметры
структуры в литом состоянии и углеродные экви-
валенты матриц металлической основы и рабочего
слоя, характеризующие степень легирования твер-
дого раствора, определили закономерности форми-
рования структуры биметаллических отливок после
термической обработки.
По функции отклика структурных характери-
стик биметаллических отливок после термической
обработки принимали количество (ФvстТО, ПvстТО) и
размер зерен феррита (DфстТО) и перлита (DпстТО) в
стальной основе, ширину ферритного (ВфпзТО) и пер-
литного (ВппзТО) слоя в переходной зоне, количество
(КчТО, МчТО, Ачто) и размер (DкчТО, DмчТО, DачТО), соот-
ветственно, карбидов, мартенсита и аустенита в
рабочем слое.
Результаты расчетов показывают, что физико-ма-
тематические модели структуры биметаллических
отливок после термической обработки адекватно
описываются полиномом типа (1) и имеют вид, при-
веденный в таблице 2.
Таблица 2
Вид уравнения (1) и коэффициенты множественной корреляции (Ri) закономерностей, описывающих
структуру биметаллических отливок после термической обработки
Вид уравнения 1 Ri
ФvстТО = 98,97 · СэмстТО + 3,62 · Фvст – 5,27 · СэмстТО · Фvст 0,965
DфстТО = 28,68 · СэмстТО + 0,41 · Dфст – 0,70 · СэмстТО · Dфст 0,967
ПvстТО = 163,51 · СэмстТО + 0,02 · Пvст – 1,62 · СэмстТО · Пvст 0,862
DпстТО = 22,85 · СэмстТО + 0,19 · Dпст – 0,31 · СэмстТО · Dпст 0,932
ВфпзТО = 5,01 · СэмстТО + 0,12 · Вфпз – 0,27 · СэмстТО · Вфпз 0, 921
ВппзТО = 1,81 · Сэмч – 0,67 · Вппз + 0,36 · Сэмч · Вппз, 0,904
КчТО = 27,24 · Сэч + 23,52 · Сэмч – 12,16 · Сэч · Сэмч – 0,84 · Кч 0,999
DкчТО= – 24,56 · Сэч – 26,63 · Сэмч+ 19,60 · Сэч · Сэмч+ 0,44 · Dкч 0,981
МчТО = 31,11 · Сэч – 65,04 · Сэмч + 8,62 · Сэч · Сэмч 0,990
DмчТО = 88,26 · Сэч – 154,26 · Сэмч + 2,94 · Сэч · Сэмч, 0,894
АчТО = – 19,88 · Сэч + 84,62 · Сэмч – 10,53 · Сэч · Сэмч 0,933
DачТО = – 10,81 · Сэч + 102,52 · Сэмч – 15,27 · Сэч · Сэмч 0,987
Примечание: Фvст, Dфст, Пvст, Dпст, Вфпз, Вппз, Кч, Dкч – параметры структуры биметаллических отливок в литом
состоянии
Анализ уравнений, приведенных в табл. 2, по-
казывает, что дисперсность микроструктуры после
термической обработки существенно зависит от со-
ответствующих структурных параметров в литом со-
стоянии и степени легирования твердого раствора
металлической основы и рабочего слоя в процессе
аустенитизации биметаллических отливок.
Примеры влияния скорости охлаждения биме-
таллических отливок в жидком состоянии (Vtl), в
интервале затвердевания (VΔtз), в температурной
области 800-600 °С перед превращением аустени-
та (V800-600) и параметров структуры металлической
основы, переходной зоны и рабочего слоя в литом
состоянии на характеристики структуры биметалли-
ческих отливок после термической обработки пока-
зано на рис. 4, 5.
Результаты моделирования показывают, что в
процессе термической обработки усиливается в
34 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 8 (255) ’2014
Влияние скорости охлаждения в жидком состоянии (а), в интервале затвердевания (б) и в интервале температур
800-600°С (в) на размер зерен перлита (Dпст), феррита (Dфст), содержание перлита и феррита в стальной основе, ширину
переходной зоны (Впз), размер карбидов (Dкч) и зерен перлита (Dпч) в чугуне рабочего слоя биметаллических отливок после
термической обработки
Рис. 4.
а
в
б
а
в г
б
Влияние содержания углерода (а), марганца (б) и хрома в стали (в) и чугуне (г) на размер зерен перлита (Dпст) и
феррита (Dфст) и содержание перлита в стальной основе, ширину переходной зоны (Впз), размер зерен аустенита (Dач),
мартенсита (Dмч) и карбидов (Dкч) и их содержание (Ач, Мч, Ккч) в чугуне рабочего слоя биметаллических отливок после
термической обработки
Рис. 5.
35МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 8 (255) ’2014
1. Афтандилянц Е. Г. , Пеликан О. А., Лихошва В. П., Клименко Л.М. Термокинетические параметры формирования
структуры биметаллический отливок// Процессы литья. – № 6. – 2011. – С. 40-49.
2. Закономерности формирования абразивной износостойкости биметаллических отливок / Е. Г. Афтандилянц, О. А. Пе-
ликан, В. П. Лихошва и др. // Металл и литье Украины. – № 7. – 2012. – С. 34-37.
ЛИТЕРАТУРА
Досліджено вплив хімічного складу, швидкості охолодження та термокінетичних параметрів фазових перетворень
сплавів біметалевих пар на структуру біметалевих виливків. Встановлено кількісні закономірності формування
структури біметалевих виливків при їх твердінні та термічній обробці.
Афтанділянц Є. Г., Пелікан О. А., Клименко Л. М., Костенко Д. Г.
Формування структури біметалевих виливківАнотація
Ключові слова
хімічний склад, швидкість охолодження, біметал, структура, закономірність, фаза, пере-
творення
Aftandilyants Ye. G., Pelikan О. А., Klуmenko L. M., Kostenko D. G
Structure formation of bimetallic castingsSummary
Influence of the chemical composition, cooling rate and thermo-kinetic parameters of phase transformations of alloys
bimetallic couples on the structure of bimetallic castings were investigated. Quantitative regularities of structure formation of
bimetallic castings during their solidification and heat treatment were determined.
chemicalcomposition, cooling rate, bimetal, structure, regularity, phase, transformationKeywords
Поступила 18.06.14
отливок. Моделирование абразивной износостойко-
сти и эксплуатационного ресурса биметаллических
отливок на основе установленных закономерностей
реализовано при анализе закономерностей форми-
рования абразивной износостойкости биметалличе-
ских отливок [2].
|