О влиянии структурной наследственности в отливках поршневых колец из серого чугуна
Приведены результаты исследования явления структурной наследственности в отливках поршневых колец из серого заэвтектического чугуна. Показано неоднозначное влияние структуры используемых литейных чугунов на структуру получаемых отливок....
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии |
|---|---|
| Дата: | 2004 |
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України
2004
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/21084 |
| 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: | О влиянии структурной наследственности в отливках поршневых колец из серого чугуна / А.Ю. Борисенко, Ю.Н. Голованов, В.Н. Литвинов, В.С. Лучкин, А.А. Качуренко // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2004. — Вип. 8. — С. 340-345. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859792782923661312 |
|---|---|
| author | Борисенко, А.Ю. Голованов, Ю.Н. Литвинов, В.Н. Лучкин, В.С. Качуренко, А.А. |
| author_facet | Борисенко, А.Ю. Голованов, Ю.Н. Литвинов, В.Н. Лучкин, В.С. Качуренко, А.А. |
| citation_txt | О влиянии структурной наследственности в отливках поршневых колец из серого чугуна / А.Ю. Борисенко, Ю.Н. Голованов, В.Н. Литвинов, В.С. Лучкин, А.А. Качуренко // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2004. — Вип. 8. — С. 340-345. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии |
| description | Приведены результаты исследования явления структурной наследственности
в отливках поршневых колец из серого заэвтектического чугуна. Показано неоднозначное влияние структуры используемых литейных чугунов на структуру получаемых отливок.
|
| first_indexed | 2025-12-02T12:08:27Z |
| format | Article |
| fulltext |
340
УДК 669.017:669.131.6:62–242.2
А.Ю.Борисенко, Ю.Н.Голованов, В.Н.Литвинов,
В.С.Лучкин, А.А.Качуренко
О ВЛИЯНИИ СТРУКТУРНОЙ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ В ОТЛИВКАХ
ПОРШНЕВЫХ КОЛЕЦ ИЗ СЕРОГО ЧУГУНА
Приведены результаты исследования явления структурной наследственности
в отливках поршневых колец из серого заэвтектического чугуна. Показано неод-
нозначное влияние структуры используемых литейных чугунов на структуру по-
лучаемых отливок.
В период 50–70−х годов XX века многочисленные исследования спе-
циалистов в области литейного производства были посвящены изучению
наследственного влияния шихтовых материалов на структуру и свойства
отливок из серого чугуна. Из них наибольшую известность получили ра-
боты ленинградской школы металловедов−литейщиков, выполненные под
руководством Н.Г.Гиршовича. Изучение структурной наследственности
применительно к цветным сплавам в дальнейшем было продолжено в
90−е годы того же столетия самарской школой исследователей под руко-
водством В.И.Никитина.
Особое внимание в вопросе изучения структурной наследственности
серых чугунов привлекают следующие выводы [1]:
– характеристики чушковых чугунов, даже одного завода и одной
марки, не всегда являются постоянными;
– природа чушковых чугунов существеннее влияет при высоком
углеродном эквиваленте чугуна вторичной плавки;
– происхождение чушковых чугунов определяет не только форму
включений графита, но и структуру металлической основы;
– наиболее важным фактором влияния на структуру чушковых чу-
гунов при получении серых чугунов является характеристика графита.
Из этих выводов следует, что эффект структурной наследственности
должен заключаться в наследственной передаче отливкам особенностей
структуры доменных литейных чугунов: размера и морфологии графит-
ных включений, а также металлической матрицы (основы) чугуна. При
этом, по данным работы [2], отрицательная наследственность доменных
литейных чугунов наиболее значительно проявляется в отливках за счет
«грубопластинчатой структуры графита».
Несмотря на имеющиеся многочисленные работы, подтверждающие
наследственное влияние структуры шихтовых материалов на качество
отливок из серого чугуна, теория наследственности до сих пор является
одной из самых дискуссионных и не находит всеобщего признания.
С учетом сказанного, целью настоящей работы являлось установление
возможности проявления структурной наследственности доменных ли-
341
тейных чугунов при массовом производстве из них отливок.
Исследования выполнены применительно к производству отливок
поршневых компрессионных колец диаметром 110мм из серого заэвтек-
тического чугуна в условиях Одесского завода поршневых колец (ОЗПК)
за период 2003 года. В качестве исходного шихтового материала исполь-
зовались чушки доменного литейного чугуна марок Л4 и Л5 производства
меткомбината «Запорожсталь». Производство отливок осуществлялось
методом индивидуального литья в песчано−глинистые формы после рас-
плавления чушек и собственного возврата в соотношении, равном 50/50, с
перегревом расплава до температур 1500–15500С в 250 килограммовых
индукционных печах. Химический состав исследуемых отливок за период
2003 года приведен в табл.1.
Таблица 1. Химический состав отливок поршневых колец диаметром 110 мм
Содержание элементов, % (по массе)
С Mn Si P S Ni Cr Cu Mo
3,26−
4,08
0,38−
0,78
2,13−
3,09
0,21−
0,62
0,01−
0,12
0,09−
0,28
0,13−
0,35
0,28−
0,51
0,15−
056
Проведен качественный и количественный микроструктурный анализ
по ГОСТ 3443−87 чушек, стояков литниковой системы, используемых в
качестве возврата, а также самих отливок поршневых колец. Определя-
лись максимальная длина графитных включений (ПГдmax), количество
структурно−свободных дендритов, форма графитных включений (ПГф),
вид графита по распределению (ПГр) и его количество, в том числе сумма
междендритного графита, а также микроструктура металлической матри-
цы.
Как показали результаты указанного анализа, наиболее значимыми
микроструктурными характеристиками для всех трех анализируемых объ-
ектов оказались: максимальная длина графитных включений и количество
структурно−свободных дендритов (рис.1). Результаты количественного
микроструктурного анализа, приведенные в табл.2, показывают неодно-
значное влияние структуры используемого доменного чугуна на структу-
ру получаемых из него отливок. Так, например, изучая влияние размера
графита в чушках на формирующийся графит в отливках, можно видеть,
что в отдельные периоды года (январь–апрель, май, июль) такое влияние
действительно имеет место. Увеличение размера графита в чушках от 360
до 430 и 500 мкм привело к увеличению размера графита в отливках от
105 до 200 и 250 мкм соответственно. В то же время в другие месяцы про-
изводства отливок такая зависимость отсутствует.
342
Таблица 2. Результаты количественного микроструктурного анализа чушек доменного чугуна производства «Запорожсталь», стоя-
ков литниковой системы и отливок поршневых колец ∅110К производства «ОЗПК» в 2003 г.
Месяц 2003 г. Характеристика
структуры
Вид
литья Янв. Февр. Март Апр. Май Июнь Июль Авг. Сент. Окт. Нояб.
Чушки 360 360 360 360 430 400 500 400 400 400 400
Стояки 600 550 – 530 745 520 860 – 570 360 360 ПГдmax, мкм
Кольца 155 105 – 110 200 195 250 – 110 95 95
Чушки 15 15 15 15 30 30 30 30 30 30 30
Стояки 10 5 – 5 5 – – – 10 5 5 Дендриты
аустенита, %
Кольца 10 10 10 20 25 20 20 20 30 20 20
Чушки 50 50 50 50 50 20 20 40 40 40 40
Стояки 50 10 10 10 10 – – 10 10 5 10
Сумма межден-
дритного графи-
та (ПГр4, ПГр8,
ПГр9), % Кольца 80 50 50 55 50 50 50 55 80 90 85
343
Из табл.2 видно, что использование в октябре и ноябре чушек с большим
размером графитных включений, чем в январе–апреле приводит не к увели-
чению, а, наоборот, к снижению размера графита в стояках литниковой сис-
темы и в самих отливках. Графитные включения в чушках и стояках литни-
ковой системы представлены преимущественно пластинчатой прямолиней-
ной (ПГф1) и завихренной (ПГф2) морфологией, в то время как в отливках –
преимущественно гнездообразной (ПГф4).
а) б)
в)
Рис. 1. Микроструктура доменного чугуна
(а), стояка литниковой системы (б) и отливки
поршневого кольца диаметром 110 мм (в),
×100 (не травлено)
Анализируя количество структур-
но−свободных дендритов аустенита и
междендритного графита (ПГр4, ПГр8,
ПГр9), можно видеть, что и в этом случае эффект структурной наследствен-
ности не имеет своего явного проявления. Количество дендритов аустенита и
междендритного графита в чушках и в отливках поршневых колец приблизи-
тельно одинаково, вместе с тем в стояках литниковой системы их количество
значительно меньше.
Обращает на себя внимание тот факт, что в структуре исследованных об-
разцов наблюдается образование дендритов аустенита и междендритного
графита, несмотря на заэвтектический состав используемого чугуна, а также
то, что их количество и размер графитных включений может значительно
отличаться. Указанные особенности объяснить с точки зрения проявления
наследственности затруднительно. Однако с позиции основного влияния на
формирующуюся структуру химического состава (дополнительного легиро-
344
вания Ni, Cr, Cu, Mo и Mn), условий кристаллизации и возникающей при
этом химической неоднородности кристаллизующегося сплава, эти особен-
ности вполне объяснимы.
Изучение строения металлической матрицы исследуемых образцов также
не выявило закономерностей наследственного влияния микроструктуры ис-
ходных доменных чугунов на микроструктуру отливок. Исследования пока-
зали, что исходная микроструктура металлической матрицы чушек доменно-
го чугуна является перлито–ферритной с 60–70% феррита и 40–30% перлита
(рис.2,а). Образующаяся микроструктура металлической матрицы стояков
литниковой системы также является перлито–ферритной, но количество вы-
деляющегося при этом феррита не превышает 30% (рис.2,б). В то же время
микроструктура металлической матрицы отливок поршневых колец сущест-
венно отличается от микроструктуры чушек и стояков и представляет собой
преимущественно бейнито–мартенситную структуру с участками троостита
(рис. 2,в).
а) б)
в)
Рис. 2. Микроструктура металлической мат-
рицы доменного чугуна (а), стояка литнико-
вой системы (б) и отливки поршневого
кольца диаметром 110 мм (в), ×500.
Установленное в работе неодно-
значное влияние исходной структуры
доменных литейных чугунов на струк-
туру отливок поршневых колец объясняется, по−видимому, «чистотой» про-
водимого эксперимента в производственных условиях в течение достаточно
длительного периода. Имеющиеся при этом неизбежные колебания техноло-
гических параметров и связанные с этим корректировки технологии произ-
345
водства отливок определенным образом влияли на полученные результаты.
Так, например, на размер, морфологию и распределение графитных включе-
ний в исследуемых образцах, несомненно, повлияло то, что, начиная с февра-
ля 2003 года для гарантированного устранения возможного отбела, было
применено модифицирование барийсодержащим модификатором ФС65Ва4.
С августа месяца было также снижено количество заваливаемого в шихту
электродного боя. Кроме того, в процессе производства отливок в 2003 году в
отдельные непродолжительные периоды в качестве добавок в шихту исполь-
зовались другие литейные чугуны, структура которых не была предваритель-
но исследована, что также могло повлиять на полученные результаты.
Таким образом, результаты выполненных исследований не позволяют
однозначно установить прямую зависимость структуры отливок из серого
чугуна от структуры шихтовых материалов. Очевидно, необходимо проведе-
ние дальнейших исследований, направленных не только на установление
структурной наследственности шихтовых материалов, но и на определение
степени ее влияния по сравнению с другими факторами, основным из кото-
рых является кинетика фазовых и структурных превращений.
1. Явления структурной наследственности литейных сплавов/ В.И. Никитин, В.С.
Исмагилов, Е.Б. Пронь// Литейное производство. – 1996. – № 8. – С. 16–18.
2. Давыдов С.В. Эффективный способ устранения «наследственности» в доменных
чугунах и чугунах ваграночной плавки // Черные металлы. – Июнь 2003.–С.15–17.
Статья рекомендована к печати д.т.н. С.М.Жучковым
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-21084 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | XXXX-0070 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-02T12:08:27Z |
| publishDate | 2004 |
| publisher | Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Борисенко, А.Ю. Голованов, Ю.Н. Литвинов, В.Н. Лучкин, В.С. Качуренко, А.А. 2011-06-14T21:42:57Z 2011-06-14T21:42:57Z 2004 О влиянии структурной наследственности в отливках поршневых колец из серого чугуна / А.Ю. Борисенко, Ю.Н. Голованов, В.Н. Литвинов, В.С. Лучкин, А.А. Качуренко // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2004. — Вип. 8. — С. 340-345. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. XXXX-0070 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/21084 669.017:669.131.6:62–242.2 Приведены результаты исследования явления структурной наследственности в отливках поршневых колец из серого заэвтектического чугуна. Показано неоднозначное влияние структуры используемых литейных чугунов на структуру получаемых отливок. ru Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии Металловедение и материаловедение О влиянии структурной наследственности в отливках поршневых колец из серого чугуна Article published earlier |
| spellingShingle | О влиянии структурной наследственности в отливках поршневых колец из серого чугуна Борисенко, А.Ю. Голованов, Ю.Н. Литвинов, В.Н. Лучкин, В.С. Качуренко, А.А. Металловедение и материаловедение |
| title | О влиянии структурной наследственности в отливках поршневых колец из серого чугуна |
| title_full | О влиянии структурной наследственности в отливках поршневых колец из серого чугуна |
| title_fullStr | О влиянии структурной наследственности в отливках поршневых колец из серого чугуна |
| title_full_unstemmed | О влиянии структурной наследственности в отливках поршневых колец из серого чугуна |
| title_short | О влиянии структурной наследственности в отливках поршневых колец из серого чугуна |
| title_sort | о влиянии структурной наследственности в отливках поршневых колец из серого чугуна |
| topic | Металловедение и материаловедение |
| topic_facet | Металловедение и материаловедение |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/21084 |
| work_keys_str_mv | AT borisenkoaû ovliâniistrukturnoinasledstvennostivotlivkahporšnevyhkolecizserogočuguna AT golovanovûn ovliâniistrukturnoinasledstvennostivotlivkahporšnevyhkolecizserogočuguna AT litvinovvn ovliâniistrukturnoinasledstvennostivotlivkahporšnevyhkolecizserogočuguna AT lučkinvs ovliâniistrukturnoinasledstvennostivotlivkahporšnevyhkolecizserogočuguna AT kačurenkoaa ovliâniistrukturnoinasledstvennostivotlivkahporšnevyhkolecizserogočuguna |