ВПЛИВ ПАРАМЕТРІВ ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЙНОГО ПОКРИТТЯ НА МІКРОСТРУКТУРУ І ТВЕРДІСТЬ ВІДЦЕНТРОВИХ ВИЛИВКІВ ЗІ СПЕЦІАЛЬНИХ ЧАВУНІВ
The influence of the physicochemical parameters of thermal insulation coatings on the structure formation and hardness development of centrifugal castings made of special cast iron alloyed with chromium, titanium, and tungsten has been investigated. Based on industrial trials, the regularities of th...
Збережено в:
| Дата: | 2026 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
National Academy of Sciences of Ukraine, Physical-Technological Institute of Metals and Alloys of NAS of Ukraine
2026
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://plit-periodical.org.ua/index.php/plit/article/view/318 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Casting Processes |
Репозитарії
Casting Processes| _version_ | 1867026078087774208 |
|---|---|
| author | Матвейшин, М.В. Тьомкін, Д.О. Іванов, В.Г. |
| author_facet | Матвейшин, М.В. Тьомкін, Д.О. Іванов, В.Г. |
| author_sort | Матвейшин, М.В. |
| baseUrl_str | https://plit-periodical.org.ua/index.php/plit/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-06-02T11:23:55Z |
| description | The influence of the physicochemical parameters of thermal insulation coatings on the structure formation and hardness development of centrifugal castings made of special cast iron alloyed with chromium, titanium, and tungsten has been investigated. Based on industrial trials, the regularities of the effect of coating density and composition on the heat dissipation kinetics within the «casting–mold» system have been established. Using optical emission spectral analysis and metallographic studies at magnifications of ×100 and ×500, the phase composition of the casting’s working zone was analyzed. It was found that for cast iron alloyed with chromium, titanium, and tungsten, the cooling rate is the decisive factor in stabilizing the pearlitic matrix. It is shown that a low coating density (less than 1.30 g/cm³) leads to intensive heat dissipation, which shifts the phase equilibrium toward the formation of structural free cementite (chill formation). Conversely, excessive density (above 1.33 g/cm³) and increased sodium silicate content cause delayed crystallization and the formation of a ferritic component, which does not meet the requirements of the OST 1 90079-72 standard. The scientific novelty of the work lies in establishing a quantitative relationship between the density of the thermal insulation layer and the equilibrium shift in the «pearlite–ferrite–cementite» system, allowing for the determination of the critical limits of coating thermal conductivity for centrifugal casting. The optimal range of suspension density (1.30–1.33 g/cm³) was determined, ensuring a stable pearlitic structure and standard hardness (302–255 HB). The practical value of the results lies in the development of technological recommendations for the composition of thermal insulation coatings, which allow for stabilizing the quality of cylindrical castings, reducing the scrap rate due to structural defects, and adjusting the casting modes for special cast irons with a high tendency toward carbide formation. |
| doi_str_mv | 10.15407/plit2026.02.055 |
| first_indexed | 2026-06-03T01:02:16Z |
| format | Article |
| id | oai:oai.plit-periodical.org.ua:article-318 |
| institution | Casting Processes |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-06-03T01:02:16Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | National Academy of Sciences of Ukraine, Physical-Technological Institute of Metals and Alloys of NAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:oai.plit-periodical.org.ua:article-3182026-06-02T11:23:55Z INFLUENCE OF THERMAL INSULATION COATING PARAMETERS ON THE MICROSTRUCTURE AND HARDNESS OF CENTRIFUGAL SPECIAL CAST IRON ВПЛИВ ПАРАМЕТРІВ ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЙНОГО ПОКРИТТЯ НА МІКРОСТРУКТУРУ І ТВЕРДІСТЬ ВІДЦЕНТРОВИХ ВИЛИВКІВ ЗІ СПЕЦІАЛЬНИХ ЧАВУНІВ Матвейшин, М.В. Тьомкін, Д.О. Іванов, В.Г. поршневе кільце спеціальний чавун відцентрове лиття теплоізоляційне покриття мікроструктура твердість piston ring special cast iron centrifugal casting thermal insulation coating microstructure hardness The influence of the physicochemical parameters of thermal insulation coatings on the structure formation and hardness development of centrifugal castings made of special cast iron alloyed with chromium, titanium, and tungsten has been investigated. Based on industrial trials, the regularities of the effect of coating density and composition on the heat dissipation kinetics within the «casting–mold» system have been established. Using optical emission spectral analysis and metallographic studies at magnifications of ×100 and ×500, the phase composition of the casting’s working zone was analyzed. It was found that for cast iron alloyed with chromium, titanium, and tungsten, the cooling rate is the decisive factor in stabilizing the pearlitic matrix. It is shown that a low coating density (less than 1.30 g/cm³) leads to intensive heat dissipation, which shifts the phase equilibrium toward the formation of structural free cementite (chill formation). Conversely, excessive density (above 1.33 g/cm³) and increased sodium silicate content cause delayed crystallization and the formation of a ferritic component, which does not meet the requirements of the OST 1 90079-72 standard. The scientific novelty of the work lies in establishing a quantitative relationship between the density of the thermal insulation layer and the equilibrium shift in the «pearlite–ferrite–cementite» system, allowing for the determination of the critical limits of coating thermal conductivity for centrifugal casting. The optimal range of suspension density (1.30–1.33 g/cm³) was determined, ensuring a stable pearlitic structure and standard hardness (302–255 HB). The practical value of the results lies in the development of technological recommendations for the composition of thermal insulation coatings, which allow for stabilizing the quality of cylindrical castings, reducing the scrap rate due to structural defects, and adjusting the casting modes for special cast irons with a high tendency toward carbide formation. Досліджено вплив фізико-хімічних параметрів теплоізоляційного покриття на процеси структуроутворення та формування твердості відцентрових заготовок зі спеціального чавуну, легованого хромом, титаном і вольфрамом. На основі промислових випробувань встановлено закономірності впливу густини та складу покриття на кінетику тепловідводу в системі «виливок–форма». За допомогою оптико-емісійного спектрального аналізу та металографічних досліджень при збільшенні ×100 та ×500 проаналізовано фазовий склад робочої зони заготовок. Встановлено, що для чавуну, легованого хромом, титаном та вольфрамом, швидкість охолодження є визначальним фактором стабілізації перлітної матриці. Показано, що занижена густина покриття (менше 1,30 г/см³) призводить до інтенсивного тепловідведення, що зміщує фазову рівновагу в бік утворення структурно-вільного цементиту (відбілу), тоді як надмірна густина (понад 1,33 г/см³) та підвищений вміст рідкого скла спричиняють уповільнену кристалізацію та формування феритної складової, що не відповідає вимогам ОСТ 1 90079-72. Наукова новизна роботи полягає у встановленні кількісної залежності між густиною теплоізоляційного шару та зміщенням рівноваги в системі «перліт–ферит–цементит», що дозволило визначити критичні межі теплопровідності покриття для відцентрового лиття. Визначено оптимальний інтервал густини суспензії (1,30–1,33 г/см³), що забезпечує отримання стабільної перлітної структури та нормативної твердості (302–255 HB). Практична цінність результатів полягає у розробці технологічних рекомендацій щодо складу теплоізоляційного покриття, які дозволяють стабілізувати якість циліндричних заготовок, знизити відсоток браку за структурою та коригувати режими лиття спеціальних чавунів із підвищеною схильністю до карбідоутворення. National Academy of Sciences of Ukraine, Physical-Technological Institute of Metals and Alloys of NAS of Ukraine 2026-05-29 Article Article application/pdf https://plit-periodical.org.ua/index.php/plit/article/view/318 10.15407/plit2026.02.055 Casting processes; Casting processes №2 (164) 2026; 55-63 Процеси лиття; Процеси лиття №2 (164) 2026; 55-63 2707-1626 0235-5884 uk https://plit-periodical.org.ua/index.php/plit/article/view/318/331 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | поршневе кільце спеціальний чавун відцентрове лиття теплоізоляційне покриття мікроструктура твердість Матвейшин, М.В. Тьомкін, Д.О. Іванов, В.Г. ВПЛИВ ПАРАМЕТРІВ ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЙНОГО ПОКРИТТЯ НА МІКРОСТРУКТУРУ І ТВЕРДІСТЬ ВІДЦЕНТРОВИХ ВИЛИВКІВ ЗІ СПЕЦІАЛЬНИХ ЧАВУНІВ |
| title | ВПЛИВ ПАРАМЕТРІВ ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЙНОГО ПОКРИТТЯ НА МІКРОСТРУКТУРУ І ТВЕРДІСТЬ ВІДЦЕНТРОВИХ ВИЛИВКІВ ЗІ СПЕЦІАЛЬНИХ ЧАВУНІВ |
| title_alt | INFLUENCE OF THERMAL INSULATION COATING PARAMETERS ON THE MICROSTRUCTURE AND HARDNESS OF CENTRIFUGAL SPECIAL CAST IRON |
| title_full | ВПЛИВ ПАРАМЕТРІВ ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЙНОГО ПОКРИТТЯ НА МІКРОСТРУКТУРУ І ТВЕРДІСТЬ ВІДЦЕНТРОВИХ ВИЛИВКІВ ЗІ СПЕЦІАЛЬНИХ ЧАВУНІВ |
| title_fullStr | ВПЛИВ ПАРАМЕТРІВ ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЙНОГО ПОКРИТТЯ НА МІКРОСТРУКТУРУ І ТВЕРДІСТЬ ВІДЦЕНТРОВИХ ВИЛИВКІВ ЗІ СПЕЦІАЛЬНИХ ЧАВУНІВ |
| title_full_unstemmed | ВПЛИВ ПАРАМЕТРІВ ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЙНОГО ПОКРИТТЯ НА МІКРОСТРУКТУРУ І ТВЕРДІСТЬ ВІДЦЕНТРОВИХ ВИЛИВКІВ ЗІ СПЕЦІАЛЬНИХ ЧАВУНІВ |
| title_short | ВПЛИВ ПАРАМЕТРІВ ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЙНОГО ПОКРИТТЯ НА МІКРОСТРУКТУРУ І ТВЕРДІСТЬ ВІДЦЕНТРОВИХ ВИЛИВКІВ ЗІ СПЕЦІАЛЬНИХ ЧАВУНІВ |
| title_sort | вплив параметрів теплоізоляційного покриття на мікроструктуру і твердість відцентрових виливків зі спеціальних чавунів |
| topic | поршневе кільце спеціальний чавун відцентрове лиття теплоізоляційне покриття мікроструктура твердість |
| topic_facet | поршневе кільце спеціальний чавун відцентрове лиття теплоізоляційне покриття мікроструктура твердість piston ring special cast iron centrifugal casting thermal insulation coating microstructure hardness |
| url | https://plit-periodical.org.ua/index.php/plit/article/view/318 |
| work_keys_str_mv | AT matvejšinmv influenceofthermalinsulationcoatingparametersonthemicrostructureandhardnessofcentrifugalspecialcastiron AT tʹomkíndo influenceofthermalinsulationcoatingparametersonthemicrostructureandhardnessofcentrifugalspecialcastiron AT ívanovvg influenceofthermalinsulationcoatingparametersonthemicrostructureandhardnessofcentrifugalspecialcastiron AT matvejšinmv vplivparametrívteploízolâcíjnogopokrittânamíkrostrukturuítverdístʹvídcentrovihvilivkívzíspecíalʹnihčavunív AT tʹomkíndo vplivparametrívteploízolâcíjnogopokrittânamíkrostrukturuítverdístʹvídcentrovihvilivkívzíspecíalʹnihčavunív AT ívanovvg vplivparametrívteploízolâcíjnogopokrittânamíkrostrukturuítverdístʹvídcentrovihvilivkívzíspecíalʹnihčavunív |