Технологічні рішення щодо одержання якісних виливків з високохромистих чавунів : Metalozn. obrobka met., 2022, Vol. 28 No. 4, 22-29
The article presents the results of research conducted to check the effect of alloying with manganese and molybdenum and modification of high-chromium cast iron with niobium on the formation of its structure during heat treatment.The effect of heat treatment in the temperature range of 450...900°C a...
Gespeichert in:
| Datum: | 2022 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine
2022
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/46 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Metal Science and Treatment of Metals |
Institution
Metal Science and Treatment of Metals| id |
oai:ojs2.localhost:article-46 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Metal Science and Treatment of Metals |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2023-06-17T05:12:05Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
легувальні елементи литий стан ливарний високохромистий чавун термічна обробка фазово-структурний стан |
| spellingShingle |
легувальні елементи литий стан ливарний високохромистий чавун термічна обробка фазово-структурний стан Shalevska, I. A. Kvasnytska, K. H. Kvasnytska, K. Технологічні рішення щодо одержання якісних виливків з високохромистих чавунів : Metalozn. obrobka met., 2022, Vol. 28 No. 4, 22-29 |
| topic_facet |
легувальні елементи литий стан ливарний високохромистий чавун термічна обробка фазово-структурний стан alloying elements cast state high-chromium cast iron heat treatment phase-structural state |
| format |
Article |
| author |
Shalevska, I. A. Kvasnytska, K. H. Kvasnytska, K. |
| author_facet |
Shalevska, I. A. Kvasnytska, K. H. Kvasnytska, K. |
| author_sort |
Shalevska, I. A. |
| title |
Технологічні рішення щодо одержання якісних виливків з високохромистих чавунів : Metalozn. obrobka met., 2022, Vol. 28 No. 4, 22-29 |
| title_short |
Технологічні рішення щодо одержання якісних виливків з високохромистих чавунів : Metalozn. obrobka met., 2022, Vol. 28 No. 4, 22-29 |
| title_full |
Технологічні рішення щодо одержання якісних виливків з високохромистих чавунів : Metalozn. obrobka met., 2022, Vol. 28 No. 4, 22-29 |
| title_fullStr |
Технологічні рішення щодо одержання якісних виливків з високохромистих чавунів : Metalozn. obrobka met., 2022, Vol. 28 No. 4, 22-29 |
| title_full_unstemmed |
Технологічні рішення щодо одержання якісних виливків з високохромистих чавунів : Metalozn. obrobka met., 2022, Vol. 28 No. 4, 22-29 |
| title_sort |
технологічні рішення щодо одержання якісних виливків з високохромистих чавунів : metalozn. obrobka met., 2022, vol. 28 no. 4, 22-29 |
| title_alt |
Technological solutions for producing quality castings from high chromium iron: Metalozn. obrobka met., 2022, Vol. 28 No. 4, 22-29 |
| description |
The article presents the results of research conducted to check the effect of alloying with manganese and molybdenum and modification of high-chromium cast iron with niobium on the formation of its structure during heat treatment.The effect of heat treatment in the temperature range of 450...900°C and normalization at a temperature of 1000...1200°C on structural transformations, hardness and wear resistance of complex alloyed high chromium cast irons was studied. The research material was samples of cast iron (1.8...2.3% C and 12...20% Cr), doped with manganese, molybdenum (2...4% Mn, 0.6...1.2% Mo) and modified with niobium, it was checked microstructures of samples in the cast state and when heated to temperatures of 650 °C and 780 °C with the following content of elements: С – 2.07 %, Cr – 19.7 %, Mn – 3.55 %, Mo – 1.02 %, Nb – 0.3%, Si – 0.6%.Experiments were carried out in the temperature ranges: 450...500 °C; 500...550 °C; 600...650 °C; 700...900°C; 1000...1200 °C with varying holding time from four to twenty hours. The hardness of cast iron is 40-42 HRC. The microhardness of austenite is 340-420 Nμ. The influence of the degree of alloying and the number of individual alloying elements in the alloy on the beginning of the austenite transformation was established. When heated to 500...550 °C with an increase in the chromium content in the alloys, the time to the beginning of the transformation increases. In alloys with a chromium content of 17.7%, the beginning of transformation was observed after 4 hours, while in alloys with a chromium content of about 22%, the beginning of transformation was detected after 9...10 hours of exposure. During normalization (1050...1100°C), the Me7C3 → Me23C6 transition process occurs faster in chromium cast irons with molybdenum than in alloys with tungsten. With a molybdenum content of more than 0.6%, Me7C3 carbide is completely transformed into Me23C6, which in the range of 0.6...1.2% is the only carbide phase.It was found that the amount of martensite depends on both the heating temperature and the cooling rate. When cooling at a rate of 30 °C/h, less martensite is formed in the cast iron structure than when cooling at a faster rate of 70 °C/h.It was found that in the cast state, the structure of high-chromium cast irons consists of austenite and austenite-chromium carbide eutectic, which contains trigonal carbide (Cr,Fe)7С3. As a result of heating cast iron in the temperature range of 450...900°C and normalization at a temperature of 1000...1200°C, austenite has a different ability to disintegrate, and this affects the phase composition of cast irons, their structure and properties. The transformation into austenite begins with the release of a dispersed carbide phase (Cr,Fe)23С6 at a temperature of 650°C. It was determined that the experimental complex-alloyed high-chromium cast irons in the cast state had a hardness of 40...47 HRC, and after normalization at a temperature of 1050...1100°C with a holding time of 1 h - 55...62 HRC. At the same time, about 30% of austenite, martensite and carbide phase remain in cast iron. It was determined that normalization at a temperature of 1050...1100°C with a holding time of 1 hour contributes to the formation of a metastable structure with high resistance to destruction with the content of excess austenite, martensite and the carbide phase (Cr,Fe)23С6.
References
Pokusová M., Berta I., Soos L., Scientific Proceedings. Faculty of Mechanical Engineering, Slovak University of Technology in Bratislava, 2014, 22 (1), pp. 74-79 [in English]. https://doi.org/10.2478/stu-2014-0013
Abdel-Aziz K., El-Shennawy M., Omar A. A., International Journal of Applied Engineering Research, 2017, Vol. 12, No. 14, pp. 4675-4686 [in English].
Ortega-Cubillos P., Nannetti-Bernardini P. A., Celso-Fredel M., Campos R. A., Revista Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia, 2015, No. 76, pp. 134-142 [in English].
Shalevska I.A. Metaloznavstvo ta obrobka metaliv, 2006, No. 4, pp. 36-39 [in Ukrainian].
Malinov L. S., Malinov V. L., Metallurgicheskiye protsessy i oborudovaniye, 2014, No. 2, pp. 19-24 [in Russian].
Cheylyakh A.P., Cheylyakh YA.A., Karavayeva N.Ye., Ryabikina M.A., Stroitel'stvo, materialovedeniye, mashinostroyeniye, 2014, No. 74, pp. 72-76 [in Russian].
Ngqase M., Pan X. An overview on types of white cast irons and high chromium white cast irons, Journal of Physics: Conference Series. IOP Publishing, 2020, Vol. 1495, No. 1., pp. 012023 [in English]. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1495/1/012023
Gavrilyuk V. P., Tikhonovich V. I., Shalevskaya I. A., Gut'ko Yu. I. Abrazivostoykiye vysokokhromistyye chuguny (Abrazivostoykiye vysokokhromistyye chuguny: monografíya), Lugans'k: Noulídzh, 2010, 139 p. [in Russian].
|
| publisher |
Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine |
| publishDate |
2022 |
| url |
https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/46 |
| work_keys_str_mv |
AT shalevskaia technologicalsolutionsforproducingqualitycastingsfromhighchromiumironmetaloznobrobkamet2022vol28no42229 AT kvasnytskakh technologicalsolutionsforproducingqualitycastingsfromhighchromiumironmetaloznobrobkamet2022vol28no42229 AT kvasnytskak technologicalsolutionsforproducingqualitycastingsfromhighchromiumironmetaloznobrobkamet2022vol28no42229 AT shalevskaia tehnologíčníríšennâŝodooderžannââkísnihvilivkívzvisokohromistihčavunívmetaloznobrobkamet2022vol28no42229 AT kvasnytskakh tehnologíčníríšennâŝodooderžannââkísnihvilivkívzvisokohromistihčavunívmetaloznobrobkamet2022vol28no42229 AT kvasnytskak tehnologíčníríšennâŝodooderžannââkísnihvilivkívzvisokohromistihčavunívmetaloznobrobkamet2022vol28no42229 |
| first_indexed |
2025-09-24T17:40:51Z |
| last_indexed |
2025-09-24T17:42:38Z |
| _version_ |
1850410102308208640 |
| spelling |
oai:ojs2.localhost:article-462023-06-17T05:12:05Z Technological solutions for producing quality castings from high chromium iron: Metalozn. obrobka met., 2022, Vol. 28 No. 4, 22-29 Технологічні рішення щодо одержання якісних виливків з високохромистих чавунів : Metalozn. obrobka met., 2022, Vol. 28 No. 4, 22-29 Shalevska, I. A. Kvasnytska, K. H. Kvasnytska, K. легувальні елементи литий стан ливарний високохромистий чавун термічна обробка фазово-структурний стан alloying elements cast state high-chromium cast iron heat treatment phase-structural state The article presents the results of research conducted to check the effect of alloying with manganese and molybdenum and modification of high-chromium cast iron with niobium on the formation of its structure during heat treatment.The effect of heat treatment in the temperature range of 450...900°C and normalization at a temperature of 1000...1200°C on structural transformations, hardness and wear resistance of complex alloyed high chromium cast irons was studied. The research material was samples of cast iron (1.8...2.3% C and 12...20% Cr), doped with manganese, molybdenum (2...4% Mn, 0.6...1.2% Mo) and modified with niobium, it was checked microstructures of samples in the cast state and when heated to temperatures of 650 °C and 780 °C with the following content of elements: С – 2.07 %, Cr – 19.7 %, Mn – 3.55 %, Mo – 1.02 %, Nb – 0.3%, Si – 0.6%.Experiments were carried out in the temperature ranges: 450...500 °C; 500...550 °C; 600...650 °C; 700...900°C; 1000...1200 °C with varying holding time from four to twenty hours. The hardness of cast iron is 40-42 HRC. The microhardness of austenite is 340-420 Nμ. The influence of the degree of alloying and the number of individual alloying elements in the alloy on the beginning of the austenite transformation was established. When heated to 500...550 °C with an increase in the chromium content in the alloys, the time to the beginning of the transformation increases. In alloys with a chromium content of 17.7%, the beginning of transformation was observed after 4 hours, while in alloys with a chromium content of about 22%, the beginning of transformation was detected after 9...10 hours of exposure. During normalization (1050...1100°C), the Me7C3 → Me23C6 transition process occurs faster in chromium cast irons with molybdenum than in alloys with tungsten. With a molybdenum content of more than 0.6%, Me7C3 carbide is completely transformed into Me23C6, which in the range of 0.6...1.2% is the only carbide phase.It was found that the amount of martensite depends on both the heating temperature and the cooling rate. When cooling at a rate of 30 °C/h, less martensite is formed in the cast iron structure than when cooling at a faster rate of 70 °C/h.It was found that in the cast state, the structure of high-chromium cast irons consists of austenite and austenite-chromium carbide eutectic, which contains trigonal carbide (Cr,Fe)7С3. As a result of heating cast iron in the temperature range of 450...900°C and normalization at a temperature of 1000...1200°C, austenite has a different ability to disintegrate, and this affects the phase composition of cast irons, their structure and properties. The transformation into austenite begins with the release of a dispersed carbide phase (Cr,Fe)23С6 at a temperature of 650°C. It was determined that the experimental complex-alloyed high-chromium cast irons in the cast state had a hardness of 40...47 HRC, and after normalization at a temperature of 1050...1100°C with a holding time of 1 h - 55...62 HRC. At the same time, about 30% of austenite, martensite and carbide phase remain in cast iron. It was determined that normalization at a temperature of 1050...1100°C with a holding time of 1 hour contributes to the formation of a metastable structure with high resistance to destruction with the content of excess austenite, martensite and the carbide phase (Cr,Fe)23С6. References Pokusová M., Berta I., Soos L., Scientific Proceedings. Faculty of Mechanical Engineering, Slovak University of Technology in Bratislava, 2014, 22 (1), pp. 74-79 [in English]. https://doi.org/10.2478/stu-2014-0013 Abdel-Aziz K., El-Shennawy M., Omar A. A., International Journal of Applied Engineering Research, 2017, Vol. 12, No. 14, pp. 4675-4686 [in English]. Ortega-Cubillos P., Nannetti-Bernardini P. A., Celso-Fredel M., Campos R. A., Revista Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia, 2015, No. 76, pp. 134-142 [in English]. Shalevska I.A. Metaloznavstvo ta obrobka metaliv, 2006, No. 4, pp. 36-39 [in Ukrainian]. Malinov L. S., Malinov V. L., Metallurgicheskiye protsessy i oborudovaniye, 2014, No. 2, pp. 19-24 [in Russian]. Cheylyakh A.P., Cheylyakh YA.A., Karavayeva N.Ye., Ryabikina M.A., Stroitel'stvo, materialovedeniye, mashinostroyeniye, 2014, No. 74, pp. 72-76 [in Russian]. Ngqase M., Pan X. An overview on types of white cast irons and high chromium white cast irons, Journal of Physics: Conference Series. IOP Publishing, 2020, Vol. 1495, No. 1., pp. 012023 [in English]. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1495/1/012023 Gavrilyuk V. P., Tikhonovich V. I., Shalevskaya I. A., Gut'ko Yu. I. Abrazivostoykiye vysokokhromistyye chuguny (Abrazivostoykiye vysokokhromistyye chuguny: monografíya), Lugans'k: Noulídzh, 2010, 139 p. [in Russian]. Наведено результати досліджень щодо перевірки впливу легування марганцем і молібденом та модифікування ніобієм високохромистого чавуну на формування його структури при термічній обробці. Досліджено вплив ізотермічної обробки в інтервалі температур 450…900°C та нормалізації від температури 1000…1200 °C на структурні перетворення та твердість комплексно легованих литих високохромистих чавунів. Матеріалом досліджень були зразки чавунів (1,8…2,3 % С і 12…20 % Cr), легованих марганцем, молібденом (2…4 % Mn, 0,6…1,2 % Mo) та модифікованих ніобієм. Досліджено вплив на мікроструктуру зразків в литому стані та при нагріві до температури 650 °C та 780°C з таким вмістом елементів: С – 2,07 %, Cr – 19,7 %, Mn – 3,55 %, Mo – 1,02 %, Nb – 0,3%, Si – 0,6 %.Досліди проводили у температурних інтервалах: 450…500 °C;500…550°C; 600…650 °C; 700…900°C; 1000…1200 °C з варіюванням часу витримки від чотирьох до двадцяти годин. Твердість чавунів у литому стані 40-42 HRC. Мікротвердість аустеніту – 340-420 Нμ. Встановлено вплив ступеня легування та кількості окремих легуючих елементів у сплаві на початок перетворення аустеніту. При нагріванні до 500…550 °C зі збільшенням вмісту хрому в сплавах час до початку перетворення зростає. У сплавах, де вміст хрому був 17,7 % початок перетворення помічено через 4 години, тоді як у сплавах, з вмістом хрому близько 22 % початок перетворення виявлено через 9…10 годин витримки. При нормалізації (1050…1100°C) процес переходу Ме7С3 → Ме23С6 в хромистих чавунах із молібденом відбувається швидше, ніж у сплавах з вольфрамом. При вмісті молібдену понад 0,6 % карбід Ме7С3 повністю трансформується в Ме23С6, який в діапазоні 0,6…1,2 % є єдиною карбідною фазою.Виявлено, що кількість мартенситу залежить як від температури нагрівання так і від швидкості охолодження. При охолодженні зі швидкістю 30 °C/год у структурі чавуну мартенситу утворюється менше, ніж при більш прискореному охолодженні зі швидкістю 70 °C/год.У литому стані структура високохромистих чавунів складається з аустеніту та аустеніто-хромистокарбідної евтектики, у складі якої тригональний карбід (Cr,Fe)7С3. В результаті нагріву чавуну в інтервалі температур 450…900 °C та нормалізації від температури 1000…1200 °C аустеніт має різну здатність до розпаду, що впливає на фазовий склад чавунів, структуру та їх властивості. Перетворення в аустеніті починається з виділень дисперсної карбідної фази (Cr,Fe)23С6 при температурі від 650 °C. Комплексно леговані високохромисті чавуни у литому стані мали твердість 40…47 HRC, а після нормалізації від температури 1050…1100°C з витримкою 1 год – 55…62 HRC. При цьому в чавуні залишається близько 30 % аустеніта, мартенсит та карбідна фаза. Проведення нормалізації при температурі 1050…1100°C з витримкою 1 год сприяє утворенню метастабільної структури з високим опором до руйнування з вмістом надлишкового аустеніту, мартенситу та карбідної фази (Cr,Fe)23С6. Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine 2022-12-09 Article Article application/pdf https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/46 10.15407/mom2022.04.022 Scientific Technical Journal; Vol. 28 No. 4 (2022): Scientific Technical Journal Metal Science and Treatment of Metals; 22-29 Науково-технічний журнал; Том 28 № 4 (2022): Науково-технічний журнал Металознавство та обробка металів; 22-29 2664-2441 2073-9583 10.15407/10.15407/mom2022.04 uk https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/46/2022-4-3 Copyright (c) 2022 Scientific Technical Journal METAL SCIENCE & TREATMENT OF METALS |