автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Построение диаграммы состояния системы Fe-C-Cu и анализ особенностей структурообразования в сплавах этой системы

На правах рукописи

Гончаров Владимир Владимирович

Построение диаграммы состояния системы Бе-С-Си и анализ особенностей структурообразования в сплавах этой системы

05.16.01 - Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата

технических наук

Курск-2011

1 7 (.¡АР 2011

4840338

Работа выполнена в Брянской государственной инженерно-технологической академш на кафедре «Технология конструкционных материалов и ремонт машин».

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки РФ, заслуженный ученый

Брянской области, доктор технических наук, профессор Сильман Григорий Ильич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Плошкин Всеволод Викторович

кандидат технических наук Пономарёв Дмитрий Вячеславович

Ведущая организация: Воронежский государственный технический университет

Защита состоится 30 марта 2011 г. в 13:00 на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.105.01 при Юго-Западном государственном университете по адресу: г. Курск, ул. 50 лет Октября, 94, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Юго-Западного государственного университета.

Автореферат разослан «26» февраля 2011 г.

Ученый секретарь совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.105.01 Б.В. Лушников

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Медь в сталях и чугунах является эффективным легирующим элементом. Она обеспечивает значительное упрочнение сплавов, повышает коррозионную стойкость, улучшает деформируемость сталей, влияет на антифрикционные свойства и износостойкость чугунов и графитизированных сталей, повышает прокаливаемость чугунов и сталей, существенно влияет на процессы кристаллизации и перекристаллизации в легированных Fe-C-сплавах.

Основной недостаток имеющейся научно-технической информации по меди в черных металлах и сплавах - отсутствие очень важной диаграммы состояния сплавов Fe-C-Cu. В литературе имеются лишь отрывочные и не всегда надежные сведения по отдельным фрагментам диаграммы.

Дискуссионными и недостаточно изученными остаются вопросы, связанные с условиями предрасслоения и расслоения жидкой фазы в сплавах Fe-Cu и Fe-C-Cu, а также особенности линий ликвидус и у-солидус в этих системах и влияние углерода на положение этих линий и ретроградный характер солидуса.

Недостаточно исследованы термокинетические особенности структурообразова-ния в сплавах Fe-C-Cu, что затрудняет как правильную интерпретацию даже известных структурных эффектов в этих сплавах, так и разработку рациональных составов сплавов и наиболее эффективных способов получения сплавов с особыми структурными эффектами.

Цель работы. Расчет, построение и анализ диаграммы Fe-C-Cu, выявление и использование особых структурных эффектов в сплавах этой системы.

Автор защищает:

— построенные изотермические, политермические разрезы диаграммы Fe-C-Cu, перечень и схему моно- и нонвариантных равновесий в системе;

- выявленные особенности и механизмы влияния меди на формирование структуры в чугунах;

-результаты исследования влияния меди на механические и триботехнические свойства чугунов;

-разработанные составы легированных ферритных медистых чугунов с шаровидным графитом и режимы термической обработки отливок из них.

Общая методика исследований в работе базируется на сочетании теоретических и экспериментальных методов исследований. Термодинамический анализ использован для расчета разрезов диаграмм. Предварительные результаты по структурообра-зованию в сплавах получены путем анализа диаграммы Fe-C-Cu. Эти данные использованы при планировании экспериментальных исследований, проводимых для проверки результатов теоретического анализа, определения особенностей структуры и свойств чугунов.

Достоверность полученных положений, выводов и рекомендаций подтверждается использованием современных методов структурного анализа, а также соответствием расчетных данных результатам лабораторных исследований и опытно-промышленных испытаний.

Научная новизна состоит в получении ряда новых теоретических, экспериментальных и практических результатов в области создания и использования сплавов с заранее заданными свойствами:

-рассчитаны и построены изотермические и политермические разрезы диаграммы, впервые дающие достаточно полное представление о системе Ре-С-Си;

- впервые установлен перечень и разработана схема основных моно-и нонвари-антных фазовых равновесий в системе, установлен характер равновесий и превращений в этой системе и определены приблизительные составы фаз, находящихся в нон-вариантных равновесиях (наличие, характер и температура перитектического нонвари-антного равновесия при 1520 °С определены впервые);

- показан сложный и неоднозначный характер и установлены механизмы влияния меди на структурообразование в чугунах, при этом выявлено наличие наноразмер-ных структурных элементов и их влияние на свойства чугунов;

-разработаны состав и способ получения антифрикционного чугуна с особой композиционной субструктурой, включающей наноразмерные фрагменты.

Практическая значимость и реализация результатов работы. Построенные разрезы диаграммы использованы для выявления особых структурных эффектов и разработки новых чугунов. На состав и способ упрочняющей обработки антифрикционного чугуна получен патент на изобретение. Разработанные чугуны использованы в производстве на нескольких предприятиях при изготовлении деталей подшипников скольжения.

Личный вклад автора в работы, выполненные в соавторстве, состоит в участии в проведении расчетов и построении разрезов диаграммы, их анализе с выявлением особенностей структурообразования в медистых чугунах, в постановке задач и проведении экспериментальных исследований, в анализе и использовании полученных материалов.

Апробация работы. Материалы работы доложены и обсуждены на международной научно-технической конференции «Вклад ученых и специалистов в национальную экономику» (Брянск, 2008); на 5-й международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (С.-Петербург, 2008); на 6-й международной научно-технической конференции «Проблемы качества машин и их конкурентоспособности» (Брянск, 2008); на 58-й научной конференции профессорско-преподавательского состава БГТУ (Брянск 2008); на международной научно-практической конференции «Наука и произ-водство-2009» (Брянск, 2009).

Публикации. По теме исследования опубликованы 13 работ, в том числе три в изданиях по списку ВАК, патент РФ на изобретение (№ 2365659).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка использованных источников (114 наименований), приложений; она содержит 139 страниц текста, 62 рисунка, 11 таблиц и 8 приложений на 15 страницах.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность выбранной темы диссертации, изложены научная новизна и практическая значимость выполненной работы, а также сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен аналитический обзор влияния меди в системах на основе железа. Показана роль меди как легирующего элемента в сталях и чугунах. Проанализированы известные данные по диаграммам состояния систем с медью. Рассмот-

рено влияние меди на структуру и свойства чугунов. Первым исчерпывающим обзором явилась книга Лоринга и Адамса (1948 г.). Результаты дальнейших исследований в этой области наиболее полно представлены в работах А. Де Си, В. Олсена, И. Jle Мэя, Л. Шетки, И.Е. Льва, Н.И. Репиной, А.А. Жукова, Г.И. Сильмана, В.И. Крестьянова.

Большое количество противоречивых данных относится к вопросу о смешиваемости Си и Fe в жидком состоянии. Границы областей у и а-фаз диаграммы состояния точно не установлены. Известные экспериментальные данные свидетельствуют о наличии на диаграмме Fe-Cu ретроградного солидуса. По диаграмме состояния сплавов Fe-C-Cu имеется очень ограниченная информация в основном фрагментарного характера. Медь может оказывать графитизирующее и отбеливающее действие, менять интенсивность перлитизирующего влияния, повышать механические и эксплуатационные свойства сплавов, но ухудшать технологические свойства сталей.

В связи с изложенным цель данной работы состоит в расчете, построении и анализе диаграммы состояния Fe-C-Cu, выявлении и использовании особых структурных эффектов в сплавах этой системы.

Для достижения этой цели должны быть решены следующие задачи:

- оценка особых структурных эффектов, переходящих из системы Fe-Cu;

- построение достаточно полной диаграммы Fe-C-Cu;

- анализ диаграммы Fe-C-Cu и выявление особых структурных эффектов, характерных для сплавов этой системы;

- оценка механизмов влияния меди на структурообразование в чугунах;

- оценка возможности получения медистых чугунов с повышенными механическими и триботехническими свойствами;

- разработка рациональных составов чугунов и способов их получения;

- исследование структуры и свойств разрабатываемых чугунов.

Во второй главе изложена методика проведения исследований, включающая методику экспериментальных исследований и методику расчета диаграммы Fe-C-Cu. Рассмотрены процессы плавки, модифицирования и разливки чугуна по формам, проведение его химического, фазового, металлографического анализов, механических и триботехнических испытаний.

Плавки чугунов проводили в открытых индукционных тигельных печах ИСТ-0.16 и ИСТ-0.06 с кислой футеровкой. При переливе металла из печи в разливочный ковш проводили комплексное модифицирование чугуна «сэндвич-процессом», используя комплексную лигатуру ЖКМК, силикобарий и плавиковый шпат.

Отливки подвергали термической обработке: ферритизирующему и графитизи-рующему отжигу, нормализации, непрерывной и изотермической закалке, отпуску, искусственному старению.

Для исследования межфазного распределения элементов использованы карбидный анализ и локальный рентгеноспектральный анализ на установке «Камека». Склонность к отбелу серых чугунов с пластинчатым графитом проверяли на клиновых пробах, а высокопрочных чугунов с шаровидным графитом - металлографически на литых образцах.

Для изучения структуры чугунов использовали оптические микроскопы «МИМ-8М», «Неофот-2», цифровой металлографический микроскоп «Альтами МЕТ 1М» с применением программного обеспечения анализа изображений Altami PhotoK.it при различных увеличениях (до 1500 раз) и электронный микроскоп УЭМВ-ЮОВ.

Механические свойства определялись на литых и термически обработанных образцах. Испытания на разрыв проводили на машине УММ - 20, а испытания на ударную вязкость - на маятниковом копре мод. ИО 5003-0,3-10. Твердость определялась на приборе «ТК-2» по методу Роквелла HRC, на прессе Бринелля «ТШ-2» НВ и на универсальном твердомере HBRV-187.5.

Триботехнические испытания чугунов проводили на модернизированной машине МИ-1М и на установке СМЦ-2 для определения величины износа и коэффициента трения.

Расчет положения областей моно- и нонвариантных равновесий на изотермических разрезах диаграммы Fe-C-Cu проведен по методике Г.И. Сильмана. Политермические разрезы диаграммы построены по изотермическим разрезам и с использованием методики расчета политермических разрезов диаграмм состояния сложных систем.

В третьей главе рассчитаны, построены и приведены в работе изотермические разрезы диаграммы в полном или фрагментарном виде при температурах 1530, 1520, 1500,1450, 1400, 1200, 1170, 1130, 1094, 900, 729 и 706 °С. В основном разрезы строились дифференцированно для стабильной и метастабильной систем, но часть разрезов имела общий характер для обеих систем, а в двух случаях (при 1094 и 900 °С) имели совмещенный характер. Фрагменты изотермических разрезов при 1520 и 1450 °С приведены на рисунке 1. Сплошными линиями на этих разрезах показаны границы рассчитанных фазовых областей. Штриховыми линиями обозначены ориентировочные границы области расслоения жидкой фазы.

На рисунке 2 приведены полные изотермические разрезы диаграммы при 1400 и 1170 °С. С понижением температуры увеличивается растворимость железа в медистом расплаве Ь2 и существенно уменьшается растворимость углерода в обоих расплавах, особенно в углеродистом расплаве L\. Значительно сжимается область двухфазного расплава, вплоть до полного выклинивания при 1170 °С.

7,5

S V

1520 'С

. /* V 1 Nj- 1, + Д, \ \ \ \

а 1 / + I / а ¿,1/___ + г +1, + L¡ у

а 1 a + L,

0,5

20

В"

¡ ю

V 1450 »С

L.+L,

1*1, -i + tN. \ 1

У 1 + L, 1

г

7,5

I 1.5 2 о 1,5 3 4,5 6

Содержание углерода, эт. % Содержание углерода, ат. %

Рисунок 1 - Фрагменты изотермических разрезов диаграммы Ре-С-Си при температурах расслоения жидкой фазы

В системе Ре-С-Си возможны равновесия двух типов - стабильного (с графитом) и метастабильного (с цементитом). Медь по-разному влияет на температуры эвтектических равновесий в обеих системах: в стабильной повышает от 1153 до 1170 °С, а в метастабильной системе снижает до 1130 °С. Часть изотермического разреза диаграммы метастабильного равновесия при 1130 °С приведена на рисунке 3.

1400 "С

1170 °С

Содержание углерода, ат. %

50 75 100

¿, ¿,'+ Г Г

Содержание углерода, ат. %

Рисунок 2 - Полные изотермические разрезы диаграммы Fe-C-Cu при 1400 и 1170 °С

20

Й 15 я

5

s

§ 10

«

£

6 * S 5

\ 1 ИЗО °с

у+ 4 У + £,+ \ 1, + Ц

2

У у + Ц fi

5 10 15 20 Содержание углерода, ат. %

25

L.-i

60

40

1094°С

¿,-r у + Е+ Г

\д C-J+ у -е + Ц)

у + Е \ч V \\ \ \

Y\ Т + г ( / г + Щ

У \ 1 / 1 1

20

Содержание углерода, ат. %

Стрелками показаны тальвеги: 1 — ¿1 <-» у + Ц, 2 - <-» у +12, 3-1] <-» ¿2 + Ц Рисунок 3 - Части изотермических разрезов диаграммы состояния сплавов Бе-С-Си

при 1130 и 1094 °С

При температурах 1094-1093 °С протекают процессы с образованием областей нонвариантных эвтектически-перитектических равновесий Ь2 + у *-*г+Т и ¿2+7<->8 + Цв стабильной и метастабильной системах соответственно.

В обеих системах образуются области нонвариантных четырехфазных эвтекто-идных равновесий: в стабильной системе а + у + 8 + Г при 729 °С , в метастабильной системе а + у + е + Ц при 706 °С (рисунок 4).

Построенные изотермические разрезы диаграммы позволяют проводить оценку процессов структурообразования во всех практически используемых легированных медью Бе-С-сплавах (сталях и чугунах), в частности, при содержаниях меди, обеспечивающих образование в структуре сплавов медистой фазы.

Построены и приведены в работе политермические разрезы диаграммы Ре-С-Си при 0,25; 0,8; 5; 10; 15 ат. % С, 4 и 6 ат. % Си, имеющие важное практическое значение для легированных медью железоуглеродистых сплавов.

2,5

5« 2 i

§ 1,5

s

ft>

X

¡ 1 O.

1

2 0,5

Ч \ \ 1 у «••» а + к 729 °С * /

•J- ч / / \

+ е ч V V / / \ <-+е + Г

а а + Г 1—Y<"> l з + Г

2,5

£ 2 ь

к

5 1,5

2

u

i ]

l

^

<3 0,5

V ч !> а * с 706-С

\ Ч а Ч :

N ч ч Y*

^ а + е t

а + Ц U «о + Ц

Содержание ушерола. ат. %

0 1 2 3 4 5

Содержание углерода, ат. %

Штриховыми линиями и стрелками показано положение и направление тальвегов Рисунок 4 - Части изотермических разрезов диаграммы стабильного (729 °С) и мета-стабильного (706 °С) эвтектоидного равновесия в системе Fe-C-Cu

На рисунке 5 представлен разрез диаграммы Fe-C-Cu при содержании углерода 0,25 ат. % (или ~ 0,05 масс. %). Видно, что расслоение расплава начинается при температурах выше начала кристаллизации a-фазы. Вершина бинодали расслоения находится при 1537-1535 °С и содержаниях меди около 3,5 ат. %. Видно также наличие плоскости нонвариантного перитектического равновесия при 1520 °С и продолжение расслоения расплава в области равновесия с у-фазой при резком понижении температуры (ниже 1450 °С, т.е. до температур, близких к точке перегиба на линии ликвидус на диаграмме Fe-Cu).

y + L, + L

1550

1500

1475

145«

sa+L, 0,2 H, ¡ ат. % C

а + £, tr а + ч + L + L. u

/ а + у / 1 ci + y + I r + O

/ r \

2,5 5 7,5 10 Содержание меди, эт. %

20 40 60 80 Содержание меди, ат. %

1,2- соответственно участки равновесия аустенит -¿¡и аустенит - Ь2 Рисунок 5 - Политермические разрезы

диаграммы стабильного равновесия сплавов диаграммы Ре-С-Си при разных содержании углерода

20 40 Содержание меди, % ат.

С увеличением содержания углерода вид политермических разрезов существенно меняется. Так как в железомедистом расплаве в интервале температур 1420-1425 °С происходит смена компонента-растворителя, то при температурах выше 1425 °С растворимость меди в аустените при его равновесии с железомедистым расплавом увеличивается, а при температурах ниже 1420 °С уменьшается. В результате под влиянием углерода меняется характер аустенитного солидуса: уменьшается его ретроградность вплоть до полного исчезновения при 1,5-2 ат. % С.

При полном расслоении расплава линия солидуса состоит из двух частей (на участке 1 аустенит находится в равновесии с железоуглеродистым расплавом L\, а на участке 2-е железомедистым расплавом ¿2).

При температурах ниже 1094 °С в структуре сталей и чугунов, содержащих 4-4,5 ат. % Си, появляется медистая e-фаза, как в составе эвтектических смесей, так и в виде вторичных выделений из аустенита. При температурах ниже 1000 °С выделения вторичной медистой фазы могут появляться и при более низком содержании меди в сплавах.

На рисунке 6 приведены политермические разрезы диаграммы состояния сплавов Fe-C-Cu при 4 ат. % (4,5-5,6 масс. %) и 6 ат. % (6,8-9,3 масс. %) меди соответственно. Интервалами показано изменение концентрации меди в % по массе при переходе от системы Fe-Cu к системе Fe-C-Cu с 25 ат. % С.

1500

1400

, 1300

&

2 1200 ¡2

1100

1000,

\ 4а L, г. % Си / Г

N / ¿, + Г

г J

V

Y + Г Y / + 1, + Г

У + Е + Г

1500

5 10 15 20 25 Содержание ушерода, ат. %

5 10 15 20 25 Содержание углерода, эт. %

Рисунок 6 - Политермический разрез диаграммы стабильного равновесия сплавов Ре-С-Си при содержании меди 4 (4,5-5,6) и 6 ат. % (6,8-9,3 масс. %)

Видно, что при 4 ат. % Си высокотемпературная часть диаграммы меняется мало по сравнению с исходной диаграммой Ре-С. Расслоение расплава еще не произошло, но при 1050-1000 °С появилась медистая фаза 8 в смесях с аустенитом или аустенитом и графитом. Включения этой фазы имеют вторичный характер выделений из медистого аустенита. При содержании меди 6 ат. % в системе возникают более существенные изменения. Появляются области с двухфазным расплавом. С понижением температуры медистый расплав становится преобладающим, а ниже 1070 °С — единственной жидкой фазой. На диаграмме появляются области (плоскости) нонвариантных эвтектиче-ски-перитектических равновесий при 1170 и 1094 °С. При температуре ниже 1094 °С появляются области с эвтектической е-фазой.

С использованием изотермических и политермических разрезов диаграммы определены приблизительные составы фаз, находящихся в нонвариантных равновесиях, установлен характер равновесий и превращений и разработана схема фазовых равно-

весий в стабильной системе (рисунок 7). Наличие, характер и температура перитекти-ческого нонвариантного равновесия при 1520 °С определены впервые.

Рисунок 7 - Схема моно- и нонвариантных равновесий в стабильной системе Fe-C-Cu

В четвертой главе исследовано влияние меди на структуру и свойства чугунов. Достаточное легирование чугуна медью проявляется в нескольких структурных эффектах, основными из которых являются перлитизирующий, графитизирующий, анти-графитизирующий, аустенитно-стабилизирующий, эффект старения. Некоторые из них

10

имеют в основном термодинамическую природу (эффекты графитизации и стабилизации аустенита, с последним связано и повышение прокаливаемости). Механизмы пер-литизирующего и антиграфитизирующего действия меди значительно сложнее и имеют не столько термодинамический, сколько кинетический характер.

Основной механизм перлитизирующего действия меди заключается в оттеснении меди поверхностью пластин кристаллизующегося перлитного цементита с образованием на этих пластинах тонкой пленки медистой £-фазы, практически не проницаемой для углерода и потому резко стабилизирующей структуру пластинчатого перлита.

Графитизирующее действие меди не является постоянным. При содержании меди более 4 ат. % в чугунах с пластинчатым и шаровидным графитом в процессе их кристаллизации выявлено обратное влияние меди - отбеливающее. Эффект отбеливающего действия меди не всегда имеет негативный характер, но может быть и специально использован при получении половинчатых чугунов с особыми свойствами. Включения медистой фазы в таких чугунах обеспечивают значительное преобразование и измельчение структуры, препятствуя росту включений графита и цементита, устраняя ледебуритный характер отбела и обеспечивая получение композиционной структуры.

Результаты экспериментов по отбелу медистых чугунов с пластинчатым графитом показали, что при содержании меди около 4 % происходит изменение характера влияния меди, т.е. это содержание можно считать концентрационной границей перехода от графитизирующего к отбеливающему действию меди.

Микроструктуры высокопрочных чугунов с разным содержанием меди приведены на рисунке 9. Видно, что по мере увеличения содержания меди происходит перли-тизация структуры, а уже при 4-4,5 % Си начинают появляться включения вторичного и эвтектического цементита, при ~ 6 % Си появляются отдельные участки ледебурита, а при 8 % Си чугун кристаллизуется с преобладанием структуры ледебурита. Таким образом, и в чугуне с шаровидным графитом концентрационная граница начала отбеливающего действия меди находится при ~ 4 %.

Особенностью систем Ре-С-Си является расслоение расплава на железоуглеродистый (фаза I]) и медистый (фаза Ь2). Завершается кристаллизация медистого расплава при температуре ниже 1094 °С по эвтектически-перитектической реакции 12 + 7 £ + Г с образованием на месте этого расплава пленочных включений медистой е-фазы. Эти выделения начинают появляться в структуре чугунов при содержаниях меди, превышающих 4 % (рисунок 10). Обволакивая графитные включения, особенно на первых стадиях их формирования, медистая фаза предотвращает их дальнейший рост, что приводит к переохлаждению оставшегося расплава и формированию отбеленной структуры.

В чугунах с содержанием меди более 4 % обе эвтектики (стабильная и метаста-бильная) имеют трехфазное строение (рисунок 10, а), т.е. кроме обычных для этих эв-тектик фаз содержат еще и медистую Е-фазу. При этом графит и в-фаза не только кристаллизуются одновременно, но и склонны к формированию единой составляющей, причем графитные включения могут полностью обволакиваться медистой фазой при ее достаточном количестве, а в случае ее дефицита пленка лишь частично изолирует графитное включение и оно получает возможность формироваться в различных искаженных формах (рисунок 10, б).

■ПО ш

..........й

-Т ЕЯ Ш У V

и 4 У«-. ц ■

■ " « 1 >ч

Рисунок 9 - Микроструктуры высокопрочных чу-гунов с разным содержанием меди, х 300 Примечание -Числами на рисунках указано содержание меди в чугунах, масс. %

а - трехфазный ледебурит, б - графитное включение с пленочной оторочкой медистой фазы, в - участок цементита в оболочке медистой фазы и графита Рисунок 10 - Микроструктуры характерных участков высокопрочного чугуна с содержанием меди 5,8 %, х 1000

Проведенный локальный рентгеноспектральный анализ чугуна с шаровидным графитом показал, что феррит и перлит существенно пересыщены медью относительно равновесного химического состава. Поэтому при достаточной термической активации (например, при выдержке в интервале температур 400-500 °С) в медистых чугунах может проходить старение феррита со значительным дисперсионным упрочнением.

Используя влияние пленочных включений медистой е-фазы и регулируя соотношение графитных и карбидных включений вплоть до полного устранения последних путем термической обработки чугуна, можно обеспечить получение полностью графи-тизированной структуры с резко измельченными графитными включениями компактной формы. Перлитный чугун с такой структурой обладает очень хорошими антифрикционными свойствами и может быть эффективно использован в особо нагруженных узлах трения. В медистом перлите может быть обеспечен дополнительный эффект композиционного упрочнения как путем общего измельчения структуры, так и за счет

уменьшения толщины цементитных пластин, у которых значительно увеличивается склонность к деформации без разрушения.

Ферритизация структуры обеспечивается за счет легирования чугуна повышенным количеством кремния. Наряду с переходом от перлитных структур к ферритным происходит и процесс микрорасслоения феррита на обычный феррит и силикоферрит, причем на начальном этапе процесса расслоения формируется структура с очень плотным расположением наноразмерных (50-100 нм) включений силикоферрита. Чугуны с двухфазной ферритной структурой обладают не только повышенными прочностными свойствами (на уровне перлитно-ферритных чугунов типа ВЧ 60), но и высокой пластичностью (5 = 12-20 %) и ударной вязкостью (КС до 120 Дж / см2). Характерной особенностью этих чугунов являются также необычно высокие для ферритных чугунов триботехнические свойства: высокая износостойкость (выше, чем у перлитных чугунов), низкий коэффициент трения, малый износ сопряженной детали. Еще более значительный упрочняющий эффект зафиксирован при дополнительном легировании этих чугунов медью и молибденом.

Медь в кремнистом феррите оказывает значительное влияние на его микрокомпозиционную гетерогенизацию по двум механизмам старения: 1) за счет интенсификации спинодального расслоения на смесь сс-фаз, 2) путем выделения дисперсных включений медистой фазы е.

Значительное диспергирование структуры может быть обеспечено в бейнитных и аусферритных медистых чугунах с шаровидным графитом. В отличие от классической схемы бейнитного распада аустенита, превращение в чугунах со стабильно гра-фитизированной структурой заключается в основном в образовании бейнитной а-фазы, а формирующаяся структура состоит из дисперсной смеси а-фазы, участков остаточного аустенита и карбидов, выделяющихся из бейнитной а-фазы на заключительном этапе превращения.

Медистая фаза оказывает значительное влияние на триботехнические характеристики чугунов. При повышенном содержании меди (3-3,5 %) антифрикционные чугуны практически не уступают бронзе по коэффициенту трения, что позволяет интерпретировать такие сплавы как бронзо-чугуны; по сравнению с бронзой бронзо-чугуны обладают существенным преимуществом - они способны выдерживать значительно большие нагрузки и обладают более высокой износостойкостью.

Разработан чугун, с особой структурой, состоящей из мелкозернистого феррита, претерпевшего спинодальное расслоение на обычный углеродистый феррит и силикоферрит (за счет достаточно высокого содержания кремния) и упрочненного дисперсными включениями медистой фазы (за счет легирования чугуна медью и молибденом), в сочетании с достаточно измельченным шаровидным графитом. Химический состав чугуна подобран таким образом, что необходимая структура может быть получена уже в литом состоянии, но наибольшая ее стабильность обеспечивается путем термической обработки, состоящей из ферритизирующего отжига при 780-790 °С и старения при 500-520 °С.

Чугун предлагаемого состава отличается от известных антифрикционных чугунов высокими значениями механических свойств (по сочетанию предела прочности, относительного удлинения и ударной вязкости) и триботехнических свойств при пониженных значениях твердости и износа контртела (как в литом, так и в термообрабо-танном состояниях).

Основные результаты и выводы

1 Рассчитаны, построены и приведены в работе изотермические разрезы диаграммы в полном или фрагментарном виде при температурах 1530, 1520, 1500, 1450, 1400, 1200, 1170, 1130, 1094, 900, 729 и 706 °С. В системах установлено наличие нескольких четырехфазных нонвариантных равновесий: перитектического а + L\ + L2<-*y при 1520 °С, эвтектически-перитектического L2<r+y+ Т при 1170 °С в стабильной системе, эвтектического Lx <-» у + Ь2 + Ц при 1130 °С в метаста-бильной системе, эвтектически-перитектических £2+у<->£ + Г и /,2 + у<->s + Ц при ~ 1094°С в стабильной и метастабильной системах соответственно, эвтектоидных у а + е + Г при 729 °С иуоа + е + Ц при 706 °С в стабильной и метастабильной системах соответственно.

2 Построены и приведены в работе политермические разрезы диаграммы Fe-C-Cu при 0,25; 0,8; 5; 10; 15 ат. % С, 4 и 6 ат. % Си, имеющие важное практическое значение для легированных медью железоуглеродистых сплавов. С использованием изотермических и политермических разрезов диаграммы разработана схема фазовых равновесий в стабильной системе, установлен характер равновесий и превращений в этой системе и определены приблизительные составы фаз, находящихся в нонвариантных равновесиях.

3 Расслоение расплава начинается при температурах выше начала кристаллизации а-фазы, причем для этого достаточны сравнительно небольшие содержания углерода и меди. Ниже температуры 1170 °С сохраняется лишь медистый расплав L2, но и он при температурах ниже 1094 °С претерпевает эвтектическое превращение с образованием пленочных включений медистой е-фазы. Образование медистой s-фазы может происходить и при содержаниях менее 4 ат. % путем вторичных выделений из аусте-нита.

4 Достаточное легирование чугуна медью проявляется в нескольких структурных эффектах, основными из которых являются перлитизирующий, графитизирую-щий, антиграфитизирующий, аустенитно-стабилизирующий, эффект старения. Некоторые из них имеют в основном термодинамическую природу (эффекты графитизации и стабилизации аустенита, с последним связано и повышение прокаливаемости). Механизмы перлитизирующего и антиграфитизирующего действия меди значительно сложнее и имеют не столько термодинамический, сколько кинетический характер.

5 Основной механизм перлитизирующего действия меди заключается в оттеснении меди поверхностью пластин кристаллизующегося перлитного цементита с образованием на этих пластинах тонкой пленки медистой е-фазы, практически не проницаемой для углерода и потому резко стабилизирующей структуру пластинчатого перлита. В медистом перлите может быть обеспечен дополнительный эффект композиционного упрочнения как путем общего измельчения структуры, так и за счет уменьшения толщины цементитных пластин, у которых значительно увеличивается склонность к деформации без разрушения.

6 Графитизирующее действие меди не является постоянным. При содержании меди более 4 % в чугунах с пластинчатым и шаровидным графитом в процессе их кристаллизации выявлено обратное влияние меди - отбеливающее. Эффект отбеливающего действия меди не всегда имеет негативный характер, но может быть и специально использован при получении половинчатых чугунов с особыми свойствами. Включения медистой фазы в таких чугунах обеспечивают значительное преобразование и измель-

чение структуры, препятствуя росту включений графита и цементита, устраняя леде-буритный характер отбела и обеспечивая получение композиционной структуры.

7 При кристаллизации чугунов с повышенным содержанием меди появляются пленочные выделения медистой e-фазы. Обволакивая графитные включения, особенно на первых стадиях их формирования, медистая фаза предотвращает их дальнейший рост, что приводит к переохлаждению оставшегося расплава и формированию отбеленной структуры. Используя влияние пленочных включений медистой e-фазы и регулируя соотношение графитных и карбидных включений вплоть до полного устранения последних путем термической обработки чугуна, можно обеспечить получение полностью графитизированной структуры с резко измельченными графитными включениями компактной формы.

8 В высокомедистых чугунах обе эвтектики (стабильная и метастабильная) имеют трехфазное строение, так как содержат еще и медистую e-фазу. При этом графит и E-фаза не только кристаллизуются одновременно, но и склонны к формированию единой составляющей, причем графитные включения могут полностью обволакиваться медистой фазой при ее достаточном количестве, а в случае ее дефицита пленка лишь частично изолирует графитное включение и оно получает возможность формироваться в различных искаженных формах, что может являться одной из причин деглобуляри-зирующего действия меди в чугунах с шаровидным графитом.

9 Медь в кремнистом феррите оказывает значительное влияние на его микрокомпозиционную гетерогенизацию по двум механизмам старения: 1) за счет интенсификации спинодального расслоения на смесь а-фаз, 2) путем выделения дисперсных включений медистой фазы е. На основе этих эффектов разработаны и запатентованы химический состав и способ получения ферритного антифрикционного чугуна.

10 Бейнитная структура высокопрочного медистого чугуна с шаровидным графитом удовлетворяет условиям антифрикционное™ материалов. Производственные испытания показали техническую и экономическую целесообразность использования бейнитных медистых чугунов в качестве конструкционного материала для деталей, работающих в узлах трения со смазкой.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1 Сильман, Г. И. О механизмах влияния меди на формирование структуры в чугунах / Г. И. Сильман, В. В. Камынин, В. В. Гончаров // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2007. - № 8. - С. 18-22.

2 Silman, G. I. On the mechanisms of copper effect on structure formation in cast iron / G. I. Silman, V. V. Kamynin, V. V. Goncharov // Metal Science and Heat Treatment (Publisher Springer New York, Country of publication Netherlands). - 2007. - V. 49, № 7 - 8. -P. 387-393.

3 Сильман, Г. И. Влияние меди на структуру и свойства ВЧШГ / Г. И. Сильман, В. В. Камынин, В. В. Гончаров // Заготовительные производства в машиностроении. -2010. -№ 6. - С. 43—48.

другие публикации:

4 Сильман, Г. И. Расчет, построение и анализ изотермических разрезов диаграммы Ре-С-Си / Г. И. Сильман, В. В. Камынин, В. В. Гончаров // Вестник БГИТА. - 2009. - № 2. - С. 86-98.

5 Сильман, Г. И. Политермические разрезы диаграммы и схема фазовых равновесий в стабильной системе Ре-С-Си / Г. И. Сильман, В. В. Камынин, В. В. Гончаров // Вестник БГИТА. - 2009. - № 2. - С. 99-110.

6 Сильман, Г. И. Условия расслоения расплава в системе Ре-С-Си / Г. И. Сильман, Л. Г. Серпик, В. В. Гончаров // Материалы 58-й научной конференции профессорско-преподавательского состава. - Брянск : Изд-во БГТУ, 2008. - С. 147-148.

7 Сильман, Г. И. Высокопрочные чугуны с микро- и наноразмерными упрочни-телями / Г. И. Сильман, В. В. Камынин, В. В. Гончаров // Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования, образование : сб. трудов 5-й Международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности». - С.-Петербург : Изд-во политехнического ун-та, 2008.-Т. 12.-С. 281-282.

8 Сильман, Г. И. Влияние меди и молибдена на структуру феррита в ВЧШГ / Г. И. Сильман, В. В. Камынин, В. В. Гончаров // Наука и производство-2009 : материалы Международной научно-практической конференции, г. Брянск, 19-20 марта 2009. -Брянск: Изд-во БГТУ, 2009. - С. 98-100.

9 Камынин, В. В. Влияние легирования чугуна кремнием, медью и молибденом на изотермический распад аустенита / В. В. Камынин, М. С. Полухин, В. В. Гончаров // Проблемы качества машин и их конкурентоспособности : материалы 6-й Международной научно-технической конференции, г. Брянск, 22-23 мая 2008. - Брянск: Изд-во БГТУ, 2008. - С. 32-36.

10 Глебов, А. 3. Использование бейнитного высокопрочного чугуна в качестве антифрикционного материала / А. 3. Глебов, М. С. Полухин, А. И. Грувман, В. В. Гончаров // Вестник БГИТА. - 2009 - № 2. - С.29-33.

11 Грувман, А. И.Замена бронзовых втулок на втулки из бейнитного высокопрочного чугуна / А. И. Грувман, А. 3. Глебов, М. С. Полухин, В. В. Гончаров // Наука и производство-2009 : материалы международной науч-практ. конф., г. Брянск, 19-20 марта 2009. - Брянск: Изд-во БГТУ, 2009. - С. 34-36.

12 Сильман, Г. И. Влияние углерода и меди на триботехнические свойства чугу-нов с пластинчатым и шаровидным графитом / Г. И. Сильман, В. В. Камынин, Л. Г. Серпик, В. В. Гончаров // Вклад ученых и специалистов в национальную экономику : сб. научных трудов международной научно-технической конференции, г. Брянск, февраль-май 2008. - Брянск: Изд-во БГИТА, 2008. - Т. 2. - С. 36-43.

13 Пат. 2365659 РФ, С22С 37/04. Антифрикционный чугун / Г. И. Сильман, С. В. Давыдов, В. М. Сканцев, В. В. Гончаров (Россия). - № 2008118750/02 ; Заявлено 12.05.2008 ; Опубл. 27.08.2009, Бюл. № 24.

Подписано в печать 15.02.2011.Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная Печ. Л. 1,0. Тираж 130 экз. Заказ № 7 Юго-Западный государственный университет. 305040, г. Курск, ул. 50 лет Октября, 94.

Введение.

1 Аналитический обзор влияния меди в системах на основе железа.

1.1 Роль меди как легирующего элемента в сталях и чугунах.

1.2 Диаграммы состояния систем с медью.

1.2.1 Система Fe-Cu.

1.2.2 Система Си-С.

1.2.3 Система Fe-C-Cu.

1.3 Влияние меди на структуру и свойства чугунов.

1.3.1 Влияние меди на структурообразование в чугунах.

1.3.2 Влияние меди на свойства чугунов.

1.4 Краткие выводы и задачи исследования.

2 Методика проведения исследований.

2.1 Методика экспериментальных исследований.

2.1.1 Объем и характер работ.

2.1.2 Проведение плавок, применяемые материалы, изготовление образцов.

2.1.3 Термическая обработка.

2.1.4 Химический и фазовый анализ.

2.1.5 Металлографический анализ.

2.1.6 Механические испытания.

2.1.7 Триботехнические испытания.

2.2 Методика расчета диаграммы Fe-C-Cu и исходные данные для расчета.

2.2.1 Расчетная схема и основные уравнения для расчета.

2.2.2 Основные исходные данные из систем Fe-Cu и Fe-C.

2.2.3 Исходные данные по межфазному распределению меди.

2.2.4 Пример расчета изотермического разреза диаграммы Fe-C-Cu.

3 Расчет, построение и анализ разрезов и проекций диаграммы состояния сплавов Fe-C-Cu.

3.1 Построение и анализ изотермических разрезов диаграммы.!.

3.2 Построение и анализ политермических разрезов диаграммы.

3.3 Схема моно- и нонвариантных равновесий.

3.4 Краткие выводы.

4 Исследование влияния меди на структуру и свойства чугунов.

4.1 Исследование механизмов влияния меди.'.

4.1.1 Перлитизирующее действие меди.

4.1.2 Графитизирующее и отбеливающее действие меди.

4.1.3 Дисперсионное упрочнение медистой фазой.

4.2 Влияние меди на структуру и свойства перлитных чугунов.

4.3 Влияние меди на структуру и свойства ферритных чугунов.

4.4 Влияние меди на структуру и свойства бейнитных чугунов.

4.5 Влияние углерода и меди на триботехнические свойства чугунов с пластинчатым и шаровидным графитом.

4.6Разработка и использование нового ферритного антифрикционного чугуна. 118 4.6.1 Технико-экономическая эффективность использования медистых чугунов.

4.7 Краткие выводы.

Актуальность проблемы. Медь в сталях и чугунах является эффективным легирующим элементом. Она обеспечивает значительное упрочнение сплавов, повышает коррозионную стойкость, улучшает деформируемость сталей, влияет на антифрикционные свойства и износостойкость чугунов и графитизированных сталей, повышает прокаливаемость чугунов и сталей, существенно влияет на процессы кри сталлизации и перекристаллизации в легированных Fe-C-сплавах.

Основной недостаток имеющейся научно-технической информации по меди в черных металлах и сплавах - отсутствие очень важной диаграммы состояния, сплавов Fe-C-Cu. В литературе имеются лишь отрывочные и не всегда надежные сведения по отдельным фрагментам диаграммы.

Дискуссионными и недостаточно изученными остаются вопросы, связанные с условиями предрасслоения и расслоения жидкой фазы в сплавах Fe-Cu и-Fe-C-Cu, а также особенности линий ликвидус и у-солидус в этих системах и влияние углерода на положение этих линий и ретроградный характер солидуса.

Недостаточно исследованы термокинетические особенности структурообразо-вания в сплавах Fe-C-Cu, что затрудняет как правильную интерпретацию даже известных структурных эффектов в этих сплавах, так и разработку рациональных составов сплавов и наиболее эффективных способов получения сплавов с особыми структурными эффектами.

Пель работы. Расчет, построение и анализ диаграммы Fe-C-Cu, выявление и использование особых структурных эффектов в сплавах этой системы. Автор защищает:

-построенные изотермические, политермические разрезы диаграммы Fe-C-Cu, перечень и схему моно- и нонвариантных равновесий в системе;

-выявленные особенности и механизмы влияния меди на формирование структуры в чугунах;

-результаты исследования влияния меди на механические и триботехниче-ские свойства чугунов;

- разработанные составы легированных ферритных медистых чугунов с шаровидным графитом и режимы термической обработки отливок из них.

Общая методика исследований в работе базируется на сочетании теоретических и экспериментальных методов исследований. Термодинамический анализ использован для расчета разрезов диаграмм. Предварительные результаты по структу-рообразованию в сплавах получены путем анализа диаграммы Ре-С-Си. Эти.данные использованы при планировании экспериментальных исследований, проводимых для проверки результатов теоретического анализа, определения особенностей структуры и свойств чугунов.

Достоверность полученных положений, выводов и рекомендаций подтверждается использованием современных методов структурного анализа, а также соответствием расчетных данных результатам лабораторных исследований и опытно-промышленных испытаний.

Научная новизна состоит в получении ряда новых теоретических, экспериментальных и практических результатов в области создания и использования сплавов с заранее заданными свойствами:

-рассчитаны и построены изотермические и политермические разрезы диаграммы, впервые дающие достаточно полное представление о системе Ре-С-Си;

- впервые установлен перечень и разработана схема основных моно-и нонва-риантных фазовых равновесий в системе, установлен характер равновесий и превращений в этой системе и определены приблизительные составы фаз, находящихся в нонвариантных равновесиях (наличие, характер и температура перитектического нонвариантного равновесия при 1520 °С определены впервые);

- показан сложный и неоднозначный характер и установлены механизмы влияния меди на структурообразование в чугунах, при этом выявлено наличие нано-размерных структурных элементов и их влияние на свойства чугунов;

- разработаны состав и способ получения антифрикционного чугуна с особой композиционной субструктурой, включающей наноразмерные фрагменты.

Практическая значимость и реализация результатов работы. Построенные разрезы диаграммы использованы для выявления особых структурных эффектов и разработки новых чугунов. На состав и способ упрочняющей обработки антифрикционного чугуна получен патент на изобретение. Разработанные чугуны использованы в производстве на нескольких предприятиях при изготовлении деталей подшипников скольжения.

Личный вклад автора в работы, выполненные в соавторстве, состоит в участии в проведении расчетов и построении разрезов диаграммы, их анализе с выявлением особенностей структурообразования в медистых чугунах, в постановке задач и проведении экспериментальных исследований, в анализе и использовании полученных материалов.

Апробация работы. Материалы работы доложены и обсуждены на международной научно-технической конференции «Вклад ученых и специалистов в национальную экономику» (Брянск, 2008); на 5-й международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (С.-Петербург, 2008); на 6-й международной научно-технической конференции «Проблемы качества машин и их конкурентоспособности» (Брянск, 2008); на 58-й научной конференции профессорско-преподавательского состава БГТУ (Брянск 2008); на международной научно-практической конференции «Наука и производство-2009» (Брянск, 2009).

Публикации. По теме исследования опубликованы 13 работ, в том числе три в изданиях по списку ВАК, патент РФ на изобретение (№ 2365659).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка использованных источников (114 наименований), приложений; она содержит 139 страниц текста, 62 рисунка, 11 таблиц и 8 приложений на 15 страницах.

Основные результаты и выводы

1 Рассчитаны, построены: и приведены в работе изотермические разрезы диаграммы в полном или фрагментарном виде.при температурах 1530, 1520, 1500, 1450, 1400, 1200, 1170, 1130, 1094, 900, 729 и 706 °С. В системах установлено наличие нескольких . четырехфазных нонвариантных равновесий: перитектического а + + ¿2 у при 1520 °С, эвтектически-перитектического Ь{ + Ь2 + Г при 1170 °С в стабильной системе, эвтектического Ь\ у + Ь2 + Ц при ИЗО °С в мета-стабильной системе, эвтектически-перитектических Ь2 + у е + Е и12 + у <-> е + Ц при ~ 1094 °С в стабильной и метастабильной системах соответственно, эвтектоид-ных у а + е + Г при 729 °С и у а + е + Ц при 706 °С в стабильной и метастабильной системах соответственно.

2 Построены и приведены в работе политермические разрезьь диаграммы Ре-С-Си при 0,25; 0^8; 5; 10; 15 ат. % С, 4 и 6 ат. % Си, имеющие важное практическое значение для легированных медью железоуглеродистых сплавов. С использованием изотермических и политермических разрезов диаграммы разработана схема фазовых равновесий в стабильной системе, установлен характер равновесий и превращений в этой системе и определены приблизительные составы фаз, находящихся в нонвариантных равновесиях.

3 Расслоение расплава начинается при температурах выше начала кристаллит-зации а-фазы, причем для этого достаточны сравнительно небольшие содержания углерода и меди. Ниже температуры 1170 °С сохраняется лишь медистый расплав. Ь2, но и он при температурах ниже 1094 °С претерпевает эвтектическое превращение с образованием пленочных включений» медистой е-фазы. Образование медистой е-фазы может происходить и при содержаниях менее 4 ат. % путем вторичных выделений из аустенита.

4 Достаточное легирование чугуна медью проявляется в нескольких структурных эффектах, основными из которых являются* перлитизируюгций, графитизирующий, антиграфитизирующий, аустенитно-стабилизирующий, эффект старения. Некоторые из них имеют в основном термодинамическую природу (эффекты графити-зации и стабилизации аустенита, с последним связано и повышение прокаливаемо-сти). Механизмы перлитизирующего и антиграфитизирующего действия меди значительно сложнее и имеют не столько термодинамический, сколько < кинетический характер.

5 Основной механизм перлитизирующего действия меди заключается в оттеснении меди поверхностью пластин кристаллизующегося" перлитного цементита с образованием на этих пластинах тонкой пленки медистой е-фазы, практически не проницаемой для углерода и потому резко стабилизирующей структуру пластинчатого перлита. В медистом перлите может быть обеспечен дополнительный эффект композиционного упрочнения как путем общего измельчения структуры, так и за счет уменьшения толщины цементитных пластин, у которых значительно увеличивается склонность к деформации без разрушения.

6 Графитизирующее действие меди не является постоянным. При содержании меди более 4 % в чугунах с пластинчатым и шаровидным графитом в процессе их кристаллизации выявлено обратное влияние меди - отбеливающее. Эффект отбеливающего действия меди не всегда имеет негативный характер, но может быть и специально использован при получении половинчатых чугунов с особыми свойствами. Включения медистой фазы в таких чугунах обеспечивают значительное преобразование и измельчение структуры, препятствуя росту включений графита и цементита, устраняя ледебуритный характер отбела и обеспечивая получение композиционной структуры.

7 При кристаллизации чугунов с повышенным содержанием меди появляются пленочные выделения медистой е-фазы. Обволакивая графитные включения, особенно на первых стадиях их формирования; медистая фаза предотвращает их дальнейший рост, что приводит к переохлаждению оставшегося расплава и формированию отбеленной структуры. Используя влияние пленочных включений медистой г-фазы и регулируя соотношение графитных и карбидных включений вплоть до полного устранения последних путем термической обработки чугуна, можно обеспечить получение полностью графитизированной структуры с резко измельченными графитными включениями компактной формы.

8 В высокомедистых чугунах обе эвтектики (стабильная и, метастабильная) имеют трехфазное строение, так как содержат еще-и медистую с-фазу. При этом графит и е-фаза не только кристаллизуются одновременно, но и склонны к формированию единой составляющей, причем графитные включения могут полностью обволакиваться медистой фазой при ее достаточном количестве, а в случае ее дефицита пленка лишь частично изолирует графитное включение и оно получает возможность формироваться в различных искаженных формах, что может являться одной из причин деглобуляризирующего действия меди в чугунах с шаровидным графитом.

9 Медь в кремнистом феррите оказывает значительное влияние на его микрокомпозиционную гетерогенизацию по двум механизмам старения: 1) за счет интенсификации спинодального расслоения на смесь а-фаз, 2) путем выделения дисперсных включений медистой фазы е. На основе этих эффектов разработаны ^запатентованы химический состав и способ получения ферритного антифрикционного чугуна.

10 Бейнитная структура высокопрочного медистого чугуна с шаровидным графитом удовлетворяет условиям антифрикционности материалов. Производственные испытания показали техническую и экономическую целесообразность использования бейнитных медистых чугунов в качестве конструкционного материала для деталей, работающих в узлах трения со смазкой.

1. Медь в черных металлах / пер. с англ. И. Д. Марчуковой и А. Н. Штейнберга / под ред. О. А. Банных / под ред. И. Ле Мэя и Л. М. Д. Шетки. — М. : Металлургия, 1988:-312 с.

2. Сильман, Г. И. Медь в отливках из чугуна с пластинчатым и шаровидным графитом / Г. И. Сильман, В. А. Тейх, Г. С. Сосновская // Литейное пр.-во. 1975. — №10.-С. 8-9.

3. De Sy, А. / A. De Sy // Giesserei. 1964. - 51, № 2. - S. 25.

4. Dilewijns, J. / J. Dilewijns, J. Craenen // Fonderie Beige. — 1970. — № 1. P. 5 ; №2.-P. 33.

5. Пугина, Л. И. Исследование износостойких металлокерамических антифрикционных материалов на основе железа : автореферат дис. . канд. техн. наук / Л. И. Пугина. Киев, 1961. - 20 с.

6. Федянин, А. И. Влияние термической обработки на структуру, механические и антифрикционные свойства чугуна АЧС-5 / А. И. Федянин // Металловедение и термическая обработка. 1976. — Вып. 2. — С. 49-57.

7. Гаркунов, Д. Н. Триботехника / Д. Н. Гаркунов. — М. : Машиностроение, 1985.-424 с.

8. Пат. 2096515 РФ, С22С 37/10. Антифрикционный чугун / Г. И. Сильман (Россия). -№ 96112445/02 ; Заявлено 18.06.96 ; Опубл. 20.11.97, Бюл. № 32.

9. Пат. 2101379 РФ, С22С 37/10. Антифрикционный чугун / Г. И. Сильман, Ю. В. Жаворонков, В. Н. Соболь, А. С. Малахов (Россия). — № 96115676/02; Заявлено 29.07.96; Опубл. 10.01.98, Бюл. № 1.

10. Сильман, Г. И. Влияние меди на структурообразование в чугуне / Г. И. Сильман, В. В. Камынин, А. А. Тарасов // Металловедение и термическая обработка металлов. 2003. - № 7. - С. 15-20.

11. Lorig, С. Н. Copper as an Alloying Element in Steel / C. H. Lorig, R. R. Adams // McGraw-Hill. New York, 1948.

12. Pearke, J. G. Copper in Cast Iron / J. G. Pearke, K. Bromage // Hutchinson. -London, 1964.

13. Хансен, M. Структуры двойных сплавов / M. Хансен, К. Андерко. М. : Металлургиздат, 1962. - Т. II. — 625 с.

14. Вол, А. Е. Строение и свойства двойных металлических систем / А. Е. Вол. М.: Физматгиз, 1962. - Т. II. - 982 с.

15. Stead, J. Е. / J. Е. Stead // Journ. Iron Steel Inst. 1901. - 60. - P. 104.

16. Sahmen, R. / R. Sahmen // Zeitschr. fiir Anorg. Chemie. 1908. - 57. - S. 9.

17. Müller, W. / W. Müller, H. Wedding // Stahl und Eisen. 1926. - 26. - S. 1444.

18. Osterman, F. / F. Osterman // Zeitschr. für Metallkunde. 1925. - 17. - S. 278.

19. Ruer, R. / R. Ruer // Zeitschr. für Anorg. Chemie. 1927. - 164. - S. 366.

20. Сильман, Г. И. К вопросу о ретроградном солидусе и расслоении расплава в системах Fe-Cu и Fe-C-Cu / Г. И. Сильман // Металловедение и термическая обработка металлов. 2009. - № 1. - С. 21-26.

21. Iwase, К. / К Iwase, М. Okamoto, Т. Ameniya // Science Reports of the Tohoku Imperial University. 1938. - V. 26. - P. 618-648.

22. Smit, C. S. / C. S. Smit, E. W. Palmer // Trans. Amer. Inst. Mit. Men. Eng. -1950.- 188.-P. 1486.

23. Nakagawa, Y. / Y. Nakagawa // Acta metallurg. 1958. - 6, № 11. - P. 704711.

24. Oelsen, W. / W. Oelsen, L. Schurmann, C. Florin // Arch. Eisenhüttenwesen. -1961.-Bd. 832, No 10.-S. 719-728.

25. Hellawell, A. / A. Hellawell, W. Hume-Rothery // Phylos. Trans. Boy. Soc. -1957. London. - V. A249, No 968.- P. 417-459.

26. Кубашевски, О. Диаграммы состояния двойных систем на основе железа / пер. с англ. / О. Кубашевски. — М. : Металлургия, 1985. 184 с.

27. Докл. АН СССР / А. А. Бочвар, А. С. Екатпова, Е. В. Панченко, Ю. Ф Си-дохин. 1967. - 174, № 4. - С. 863-864.

28. Жуков, А. А. Геометрическая термодинамика сплавов железа / А. А. Жуков. 2-е изд., перераб. - М. : Металлургия, 1979. - 232 с.

29. Norton, J. Т. / J. Т. Norton // Trans. Amer. Inst. Mit. Men. Eng. 1935. — 116.— P. 386.

30. Hanson, D. / D. Hanson, G. W. Ford // Journ. Inst. Metals. 1924. - 32. - P. 335-361.

31. Beber, M. B. / M. B. Beber, C. F. Floe // Trans. AIME. 1946. - 166. - P. 128141.

32. Fisher, J. / J. Fisher, W. Schmidt // Z. Erzbergbau und Metall-hüttenwes. 1956. -9.-P. 284-288.

33. McLellan, R. B. / R. B. McLellan // Scripta metallurg. 1969. - 3, № 6. - P. 389-391.

34. Шанк, Ф. А. Структуры двойных сплавов / Ф. А. Шанк. М. : Металлургия, 1973.-с. 185.

35. Григорович, В. К. Электронное строение и термодинамика сплавов железа / В. К. Григорович. М. : Наука, 1970. -258 с.

36. Maddocs, W. R. / W. R. Maddocs, G. Е. Claussen // Iron and Steel Institute : special report. — 1936. -№ 14.

37. Стогов, А. Ф. / А. Ф. Стогов, В. С. Меськин // Archiv ffir das Eisenhüttenwesen. 1928. - Bd. 2. - S. 321-331.

38. Special report / J. H. Andrew, G. T. C. Bottomley, W. R. Maddocs, R. T. Perciv-al // Iron and Steel Institute. 1938. - № 23.

39. Löhberg, K. / K. Löhberg, K. Köhrig // Giesserei. Techn. Wiss. Beih. - 1965. -V. 17, №3.-S. 91-98.

40. Larsson, L. E. / L. E. Larson // Z. Metallkde. 1975. - Bd 66, № 4. - S. 220223.

41. Chang, Y. A. Phase Diagrams and Thermodynamic Properties of Copper-Metal Systems : INCRA Monograph VI / Y. A. Chang. New York : INCRA, 1979.

42. Жуков, А. А. Термодинамика расслоения расплава Fe-C, легированного медью / под ред.F. И. Сильмана // Материаловедение и производство : межвузов; сб., научн. тр; -Брянск : ЕЬд-во БЕИТА, 2003. Вып: 3. -G. 53-591

43. Рудюк, С. И. Структурообразование и свойства медистых чугунов с шаровидным графи том / С. И. Рудюк, В. И. Вокула, А. И. Совач, В. И. Газов // Литейное пр-во. 1988. - № 11. - С. 5-6. '

44. Крестьянов, В. И. Структурная наследственность при получении отливок из ЧШГ / В. И; Крестьянов // Литейное пр-во. 1999. - № 1. - С. 18-20.

45. Федорченко, И. М. Композиционные спеченные антифрикционные материалы / И. М; Федорченко, Л. И. Пугина. Киев : Наук, думка, 1980. - 404 с.

46. Асташкевич, Б. И. Прочность и износостойкость чугуна для втулок цилиндров дизелей / Б. И. Асташкевич // М и ТОМ. 1987. - № 7. - С. 31- 34.

47. Овчинников, В. И. Влияние меди на структуру и свойства высокопрочного чугуна / В. И. Овчинников, Д. В. Тютин (РИСХМ), А. С. Зволинский (завод «Рост-сельмаш») // Литейное производство. 1992. -№ 1. - С. 10-11.

48. Апарова, А. И. Влияние никеля и марганца на структуру и свойства стали РЗМЗФ2 / А. И. Апарова, А. И. Ляпунов, В. И: Еремин // М и ТОМ. 1987. - № 2. -С. 28-32.

49. Тейх, В. А. Влияние никеля и меди на структуру чугуна / В. А. Тейх, Г. И. Сильман, И. П. Фоминых // Технология машиностроения; — Тула : Изд-во ТПИ, 1971. С. 33-40.

50. Бобро, Ю. Г. Высокомедистые чугуны с шаровидным графитом / Ю. Г. Бобро, Н. В; Дмитриюк,.Д. А. Гусачук// Литейное производство; 1997. - № 7. - С. 9-11.

51. Горшков, А. А. Справочник по изготовлению отливок из высокопрочного чугуна : справочник / А. А. Горшков, М. В. Волощенко, В. В. Дубров, О. Ю Крамо-ренко. М.; Киев : Машгиз, 1961. - 200 с:

52. Этелис, JI. С. Влияние сурьмы и меди на структуру чугуна при1 полунепрерывной разливке / JI. С. Этелис, С. М. Иваненко, С. Ф. Гуртовая // Литейной-производство. 1988. - № 6. - С. 29-30:

53. Патент 2138576 РФ, 6 С22С, 37/10. Разработка состава высокопрочного чугуна / В. И. Крестьянов, Е. А. Вестфальский, С. С. Бакума, Э. В. Степанцов, А. В. Шумихин (Россия). -№ 98122903/02 ; Заявлено 18.12.98 ; Опубл. 27.09.99.

54. Жуков, А. А. Новое в теории графитизации. Термодинамика графитизи-рующихся сплавов железа / А. А. Жуков //Ми ТОМ. 1984. - № 1. - С. 52-58.

55. Ильинский, В. А. Новое в теории графитизации. Связь между первичной и вторичной кристаллизацией графитизирующихся железоуглеродистых сплавов / В. А. Ильинский, А. А. Жуков, Л. В. Костылева, Э. В. Абдулаев //Ми ТОМ. 1988. -№ 10.-С. 10-16.

56. Гудремон, Э. Специальные сплавы / пер. с нем / Э: Гудремон. 2-е изд. сохр. и перераб. - М. : Металлургия, 1966. - Т. 2. - 1274 с.

57. Neumann, F. / F. Neumann, В. Person // Hörterei-technische Mitteilungen. -1968. Bd 23, № 4. - S. 296-310.

58. Чугун : справочник / под ред. А. Д. Шермана, А. А.Жукова. М. : Металлургия, 1991.-578 с.

59. Вашуков, И. А. Механизм влияния химических элементов на жидкое состояние и первичную кристаллизацию железоуглеродистых сплавов : тезисы докладов / И. А. Вашуков, В. И. Крестьянов // IV съезд литейщиков России, 20-24 сентября 1991.-М., 1991 С. 35-41.

60. Сильман, Г. И. О графитизирующем и отбеливающем действии меди в чугуне / Г. И. Сильман, А. А. Жуков, В. П. Половинчук // Изв. вузов. Черная металлургия. 1989. - № 4. - С. 90-94.

61. Бунин, К. П. Строение чугуна / К. П. Бунин, Ю. JL Таран. — М. : Металлургия, 1972.-С. 100-120.

62. Сенкевич, В. Ф. Эвтектоидное превращение в чугунах. Фазовые превращения в железоуглеродистых сплавах / В. Ф. Сенкевич. М.-Свердловск : Машгиз, 1950.-С. 121-135.

63. Попов, А. А. Фазовые превращения в металлических сплавах / А. А. Попов. М. : Металлургиздат, 1963. - 311 с.

64. Артеменко, Т. В. Влияние состава и толщины стенки отливки на свойства бейнитного ЧШГ / Т. В. Артеменко, А. Н. Беляков, JI. А. Петров // Литейное производство. 1998. -№ 12. - С. 26-27.

65. Шебатинов, М. П. Получение бейнитного высокопрочного чугуна / М. П. Шебатинов, Н. И. Бех, В. М. Коваленко // Тракторы и сельхозмашины. — 1986. — № 7.-С. 52-55.

66. Сильман, Г. И. Чугуны. Рекомендации по выбору вида и марки чугуна для литых деталей машин и оборудования : учеб. пособие / Г. И. Сильман. 2-е изд., пе-рераб. и доп. - Брянск : Изд-во БГИТА, 1999. - 55 с.

67. Сильман, Г. И. Антифрикционные чугуны с повышенным содержанием меди / Г. И. Сильман, В. В. Камынин, А. А. Тарасов // Металлургия машиностроения. -2002.-№4(7).-С. 17-22.

68. Такацугу, К. Влияние меди и олова на свойства чугуна с шаровидным графитом / Кусакава Такацугу, Икэбэ Масакадзу // Имоно, Imono, J. Japan Found-rymens Soc. 1969.-41, № 8. - С. 601-602. -японск.

69. Рудюк, С. И. Свойства медистых чугунов с шаровидным графитом различных структурных классов / С. И. Рудюк, В: И. Вакула, А. И. Кострыкина, В. П. Да-ниленко // Металловедение и термическая обработка металлов. — 1990. № 12 - С. 24-25.

70. Беликов, А. И. Влияние состава и; термической обработки на свойства ау-стенитно-бейнитных чугунов / А. И. Беликов, H. Н. Александров, Н. И. Бех, Г. А.

71. Косников, JI. И. Морозова, И. В. Мусаева // Литейное производство. 1994. — № 4. — С. 8-9.

72. Асташкевич, Б. М. Износостойкость,и механические свойства'цилиндрового чугуна, легированного медью и бором / Б. М. Асташкевич (ВНИМЖТ), А*. С. Бу-, люк (МВИМУ) // Литейное производство. 1993". - № 1. — С. 14-15.

73. Чуркин, В: С. Влияние меди и фосфора на структуру чугуна при поверхностном отбеле отливок / В. С. Чуркин, Э. В. Абдуллаев, Е. В. Каубрак, А. А. Жуков // Литейной производство. 1990: - № 2. - С. 11-12.

74. Пат. 2147045 РФ, С22С 37/10. Половинчатый чугун / Сильман Г. И., Серпик Л. Г., Камынин В. В. (Россия). № 99105017/02 ; Заявлено 10.03.99 ; Опубл. 27.03.00, Бюл. № 9.

75. Пат. 58214761, МКИ С22С 37/08, C21D 5/00. Чугун с шаровидный графитом и его производство / Суэнага Макото, Яно Мицуру, Исихара Ясуоки, Оцука Ки-митэру, Хитати Киндзоку к.к. (Япония). — № 60106946 ; Заявлено 15.11.83 ; Опубл. 12.06.85.

76. Bingjun, Yan Структура и свойства ¿устенитно-бейнитного чугуна / Yan Bingjun, Li Guzai, Hu Shijun // Heat Treat. Med. 1968. - № 9. - C. 22-31. - кит.

77. Лев, И. Е. Карбидный анализ чугуна / И. Е. Лев. М.-Харьков : Металлург-издат, 1962. - 180 с.

78. Лев, И. Е. / И. Е. Лев // Научные докл. высшей школы. 1958. - № 4. - С. 255-257.

79. Сильман, Г. И. Синтез легированных Fe-C-сплавов с композиционным упрочнением на основе геометрической термодинамики : дис. . докт. / Г. И. Сильман. -М., 1987.-483 с.

80. Лев, И. Е. / И. Е. Лев // Заводская лаборатория. 1959. - № 6. - С. 356-361.

81. Богомолова, Н. А. Практическая металлография / Н. А. Богомолова. -М. : Высшая школа, 1978. С. 8-9, 12-27.

82. Коваленко, В. С. Металлографические реактивы / В. С. Коваленко. М. : Металлургия, 1973. - 112 с.

83. Сильман, Г. И. Термодинамика и термокинетика структурообразования в чугунах и сталях / Г. И. Сильман. М. : Машиностроение, 2007. - 308 с.

84. Бунин, К. П. Влияние меди на первичную структуру чугуна / К. П. Бунин, Н. И. Репина, А. И. Яценко // Литейное производство. 1966. - № 5. - С.27-29.

85. Charbonier, J. / J. Charbonier, J. Margerie // Fonderie. 1963. - V. 207. - P. 161-175.

86. Люпис, К. Химическая термодинамика материалов / пер. с англ. / под ред. Н. А. Ватолина, А. Я. Стомахина. М. : Металлургия, 1989. - 503 с.

87. Сильман, Г. И. Расчет, построение и анализ изотермических разрезов диаграммы Fe-C-Gu/ Г. И; Сильман; В. В; Камынин; В: В. Гончаров // Вестник БГИТА. -2009;-№21-С. 86-98.

88. Сильман, Г. И. Иолитермические разрезы диаграммы и схема фазовых рав- -новесий в стабильной системе Fe-0-Си /Г. И- Сильман, В. В. Камынин, В. В. Гончаров // Вестник БГИТА. 2009. - № 2. - С. 99-110.

89. Ishiwara, Т. / Т. Ishiwara// The science Report of Tohoku Univ. Sendei, 1926. -V. 15,№1.-P. 81-114.

90. Gregy, J. / J. Gregy, B. N. Daniloff // The alloy J. iron and copper. New York,1934.

91. Репина, H. И. Особенности фазовых переходов и ликвация меди в сплавах Fe-C-Cu / Н. И. Репина, И. Е. Лев, А. Н. Яценко // Структура и свойства чугуна, и стали : научные труды. — 1967. — Т. 26. С. 62-701

92. Сильман, Г. И. Условия расслоения расплава в системе Fe-C-Cu / Г. И. Сильман, Л:.Г. Серпик, В. В. Гончаров // Материалы 58-й научной конференции профессорско-преподавательского состава. — Брянск : Изд-во БГТУ, 2008. — С. 147— 148.

93. Сильман, Г. И. О механизмах влияния меди на формирование структуры в, чугунах / Г. И. Сильман, В. В. Камынин, В. В. Гончаров // Металловедение .и термическая обработка металлов: — 2007. — № 8: — С. 18-22.

94. Криштал, M. А. Механизм диффузии в железных сплавах / М. А. Криштал.- М. : Металлургия, 1972. 400 с.

95. Сильман, Г. И. Особенности микрокомпозиционного структурирования феррита в чугунах с шаровидным графитом / Г. И. Сильман // Металловедение и термическая обработка металлов. 2009. - № 11. - С. 10-15.

96. Vogel, Н. / Н Vogel, D Horsimann // Archiv Eisenhüttenwesen. 1953. - 24, № 9/10.-S. 435-440.

97. Пат. 2307875 РФ, С22С 37/04. Чугун и способ термической обработки отливок из него / Г. И. Сильман, В. В. Камынин, JL Г. Серпик, М. С. Полухин (Россия). -№ 2006109073/(009869)-; Заявлено 22.03.2006 ; Опубл. 10.10. 2007, Бюл. № 28.

98. Глебов, А. 3. Использование бейнитноговысокопрочнопу чугуна в качестве антифрикционного материала / А. 31 Глебов, М*. С. Полухин, А. И. Грувман, В*. В. Гончаров // Вестник БГИТА. 2009Г- № 2. - С.29-33.

99. Пат. 2212467 РФ, С22С 37/10. Антифрикционный чугун / Г. И. Сильман,

100. B. И. Лемешко, А. А. Тарасов и др. (Россия). -№ 2001121638/02 ; Заявлено 1.08.01 ; Опубл. 20.09.03, Бюл. № 26.

101. Пат. 2365659 РФ, С22С 37/04. Антифрикционный чугун / Г. И. Сильман,

102. C. В. Давыдов, В. М. Сканцев, В. В. Гончаров (Россия). № 2008118750/02 ; Заявлено 12.05.2008 ; Опубл. 27.08.2009, Бюл. №-24.

103. А. с. 1752819 СССР, С22С 37/10. Антифрикционный чугун / Г. И. Сильман. -№ 4903788/02 ; Заявлено 26.10.90 ; Опубл. 7.08.92, Бюл. № 29.

104. Пат. 2267549 РФ, С22С 37/10. Антифрикционный чугун / Г. И. Сильман, В. В. Камынин, С. А. Харитоненко (Россия). № 2004118167/02 ; Заявлено 15.06.04 ; БИ, 2006, №01.тееежЖ(ОЖАж фвдюащшш1. НА ИЗОБРЕТЕНИЕ1. АНТИФРИКЦИОННЫЙ ЧУГУН

105. Патентообладатель(ли): Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянская государственная инженерно-технологическая академия" (К17)1. Автор(ы). см. на обороте1. Заявках» 2008118750

106. Приоритет изобретения 12 мая 2008 г, 1,44А 4 « Зарегистрировано в Государственном реестре

107. У ■ изобретений Российской Федерации 27 августа 2009 г,»Срок действия патента истекает 12 мая 2028 г.

108. Руководитель Федеральной службы по интеллектуальной * •* собственности, патентам и товарным знакам1. Б.П. Симонов

109. Автор(ы): Сильман Григорий Ильич (К17), Давыдов Сергей Васильевич (КО), Сканцев Валерий Михайлович (ЛЬ), Гончаров Владимир Владимирович (К1/)1. РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯки(П)2 365 659(13) С151. МПК1. С22С 37/04 (2006.01)

110. ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ, ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ

111. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ21., (22) Заявка: 2008118750/02, 12.05.2008

112. Дата начала отсчета срока действия патента: 12.05.2008

113. Опубликовано: 27.08.2009 Ьюл. № 24

114. Сильман Григорий Ильич (ЯЦ), Давыдов Сергей Васильевич (ЯЦ), Сканцев Валерий Михайлович (ЯЦ), Гончаров Владимир Владимирович (ЯЦ)

115. Иатентообладатсяь(и): Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянская государственная инженерно-технологическая академия" (Я1!)54. АНТИФРИКЦИОННЫЙ ЧУГУН