автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Влияние легирующих добавок на деформируемость ледебурита и повышение эксплуатационных свойств белых деформируемых чугунов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ ГОСУДАРСТВЕШ1АЯ Л ! ВТАЛЛУГП МЕСКДЯ дКЛЦЕМИЯ УКРАИНЫ

PÍO СИ

па ирярл.т рутсогтси

Ппрогова Елена Витальевна

Влияние Яслтрунищих добшзок на деформируемость ледебурита и повышайте зксплуагадисшшлх сзойсгв белих деформируемых чугунов.

Спетшаяшсстъ 05.16.01- "Металловедение п тсрнипесгая обработка

металлов

АВТОРЕФЕРАТ дпесертшига на сопсхшие ученой степотш кандидата технических паук

Дпепроппрогк'х-1995

Работа выполнена в Государственной металлургической акадешш Украшш.

г.Днепронетрокск

Научный руководитель - академик АН Украшш

Таран Юрий Николаевич

Официальные оппоненты: профессор, доктор технических наук Воробьев Геннадий Михайлович

кандидат фвэшда-мшсиахическщ шук Лючков Анатолий Демьянович

Ведущее предприятие: ОАО "Элоетрометшглургичаский .завод Днапроспацсталь"

Защ ита состоится 1995 г. в часов на

заседании специализированного совета Д031101 при Государствешюй металлургической акадешш Украины по адресу 320635, г. Днепропетровск, пр. Гагарина, 4.

)

С диссертацией можно ознакомиться в бн&штотеке Государственной ■металлургической академии Украины.

Автореферат разослан "

//

1995 г.

Учений секретарь специализированного Совета П1>офесоор,

и о сто р технических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В пастоящее время большое внимание уделяется решению материаловедчесхих задач, направленных на разработку ноаых материалов и технолопш их производства. Деформируемые белые чугуны, в особенности, чугуны с пластичностью, наведенной карбидным превращением (ПНКП-чугуны), разработанные Днепропетровской школой металловедов, являются примером материалов с заранее заданным комплексом свойств. Возможность горячей деформации чугунов, сочетающаяся с получением изделий высокой твердости, пзпосостойкости, прочности п повышенной пластичности, позволяет рассматривать белый чугун хак лерспек-тивпый конструкционный и пшлрументалышй материал.

Однако дефорш1руемость основной структурной составляющей белых чугунов - ледебурита,- в зависимости от легирования изучена недостаточно, а данные о влияния горячей деформации на свойства чугунов посте финишной термической обработки отсутствуют.

Цель работы Исследование влияния лешрующпх добавок па деформируемость ледебурита и повышение эксплуатационных свойств деформируемых белых чугунов.

Для достижения поставленной цели следовало решить следующие задачи:

-установить механизм разупрочнения белых чугунов при горячей пластической деформации; .

-изучить процессы изменения структур!! ледебурита белых чугунов, легированных карбидообразукшшмв элементами, в ходе горячей деформации;

-изучить характер изменения свойств п структуры цементита при горячей деформации и влияния на них легирующих добавок;

-установить роль еустепнта в карбидном превращении в ГШХП-чугу-

пах;

-изучить изменение структуры и свойств цементита при послелсформа-ниошгом нагреве;

-разработать технологическую схему производства шпосострёкнх гплс-лпй из деформированного белого ПНКП-чугуна.

Нагаыялйиша:

-Покчзано.что разупрочнение белых чугуноп при горетей деформации происходят по механизму динамической рптристаллпадшт ауп пигго;

-Впервые установлено, что карбидное превращение в дементкте, лега-рованпом ванадием, развивается без диффузионного обмена с аустеншом, устраняет установившуюся стадию на кривых горячей деформации ггнкп-чугуна, активизирует дополнительную плосткоеть скольжения (111) в цементите;

-Впервые обнаружена текстура деформации в цементите после горячей прокатки, определен тип текстуры, показано влияние легирования на процессы текетурообразования;

-Доказана реализация множественного скольжения в цементите и показана кристаллографическая связь между плостхостями скольжения аусте-нита и цементита при горячей деформации чугуиов;

-Показано, что горячедеформированный легированный цементггг сохраняет дефектность, достаточную для развития в нем процессов статической рекристаллизации при последеформационном отжиге;

-Разработана и опробована опытно-промышленная технология производства деформирующего инструмента из ПНКП-чугуна.

Практическая ценность работы. На основании экспериментальных данных о влиянии чередующихся процессов горячей деформации и последе-формационных нагревов, установления значительной термической устойчивости дефектов кристаллического строения в цементите разработана и опробована в опытно-промышленных условиях технология производства деформирующих роликов для раскатки электроискрового покрытия на поверхности трубных изделий. Экономическая эффективность от замены роликов из сплава ВК6 роликами из ванадиевого ПНКП-чугуна за счет экономили легирующих элементов составляет 7435 $/г (расчет выполнен в мировых ценах 1994 г.)

Апробация работы и публикации Материалы диссертации докладывались и обсуждались на научном семинаре "Строение и механические свойства металлических материалов" (Ленинград, 1990 г.), VI Всесоюзной конференции "Текстуры и рекристаллизация в металлах и сплавах" (Свердловск, 1991 г.), Международной конференции "Materials Week' 93" (USA, Pittsburg, 1 ->93), научно-техническом семинаре "Термомеханическая обработка металлических материалов" (Москва, 1994 г.).

Основное содержание работы опубликовано в 7 печатных работах.

Струшурз_И_йбъем J'a&öQJ Диссертация еосюнт и» введения, 4 глав, выводов, егшека литераrypu (IIS наименований) и приложении; тлзжена

па 144 страницах машинописного текста, содержит 47 иллюстраций, 4 таблицы.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность работы, сс цель, изложены научная новизна и основные положения, которые выносятся на защиту.

По второй главе проведен анализ литературы, посвященный предмету исследования, на основ/шли которого сформулированы задачи работы.

В третьей главе издожепа методика исследований и рассмотрены изучаемые материалы, состав которых приведен в табл.1.

Таблица 1

Химический состав опытных чугуиов

N. п/п Сояеожашю элементов. масс

С Сг V Ми Я) в Р .

1 2,96 6.76 _ 0.35 0.40 0,034 0,052

2 2.70 3,10 0,45 0.40 0,035 0,050

3 2,90 0,73 0,43 0,16 0.42 0.032 0,050

4 2.Р8 0.48 1,23 0,14 0.54 0,034 0,050

5 2.96 0.57 2,60 0.14 о:$4 0,034 0,054

6 2.92 0,52 _ 0,14 : 0.54 0.029 0.054

Горячую пластичность и деформационное поведение чугунов оценивали при горячем кручегаш, скорость деформации составляла 3*10-2с-1. Пересчет диаграмм горячего крупепня в истинные координаты о —Б проведен на ПЭВМ ДВК-3 с последующим оформлением о помощью пакета научной графики "203СГ. Влияние горячей пластической деформации на структурные изменения в ледебурите исследовали на заготовках, прокатанных с об-тчлтаями 17*65%, на стане ДУО-ЗОО с примерно одинаковой скоростью 28± 2 с-1. Ее постоянство обеспечивалось изменением скорости вращения валков при изменении обжатия. Температура деформации составляла 1050°С. Часть образцов после выхода из клети закаливали в воде.

Микроструктурный анализ проведен на оптических микроскопах "УЕЮТУАЬ" и "АХЮМАТ . Микроструктуру выявляли тепловым, химическим и электрохимическим травлением. Экстракция эвтектического цементита проведена путем анодного растпоретш ойрпдов в 5% водном растворе НС1.

Приготовление объектов из экстрагированного цементита для световой микроскопии и рентхенослектралыюго микроанализа осуществляли по разработанной оришнальной методике, заключающейся в смешивании в определенных пропорциях карбидного осадка, порошка AI2O3 и жидкого стекла с

последующим нагревом объекта до 300-400 °С. Термостойкий материал связки позволил применять тепловое травление и избежать термического разложения связки под электронным зондом при исследованиях на рентгеновских микроанализаторах MS-46 и Camebax фирмы "Сатеса".

Реитгеносгрумурный анализ проводили на дифрахгометре ДРОН 3,0 УМ в Fe-Ka излучении с фокусировкой по Брэпу-Брентако. Съемку дебае-граым - на установке УРС60 в камере РКД в Со-Ка излучении. Текстуро-образование в эвтектических карбидах при различных обработках чугунов изучали с помощью построения обратных полюсных фигур. Полюсные плотности рассчитывали, используя нормировку Вильсона.

Микротвердость эвтектического цементита по Виккерсу измеряли с помощью специальной приставки "mhp-160" к оптическому микроскопу "VERTTVAL". Топографшо поверхности частиц карбидного осадка и микроструктуру образцов исследовали па растровом электронном микроскопе JSM-35 фирмы "JEOL".

Результаты количественных измерений обрабатывали статистически и оформляли графически на ЭВМ IBM 486DX с помощью программ "Excel 4.0" и "Page Maker 4.0".

В четвертой глава рассмотрено влияние горячей пластической деформации и последеформационного нагрева на структуру и свойства белых чугунов.

Особенности горячей пластической деформации ПНКП-чугуна.

Проанализированы температурные зависимости основных параметров горячей деформации om, ¿o, Е № « интервале 950+1050 °С. Кривые

высокотемпературного кручения нелегированного (сплав N6 табл.1) и ванадиевого ПНКП-чугуна (сплав N4 табл.1) имеют как общие, так и отличительные че; ты.

Горячая деформация чугунов осуществляется в двухфазном состоянии (yf F«jC), причем объемная доля твердой и хрупкой фазы составляет 25-31)Чс. Следовательно, к исследуемым о&ьеггам применимо правило смесей, согласно которому при неупорядоченном распределении твердой фазы, мя-

псая фаза - аустеннт,- деформирована больше, чем твердая. В изучаемых доэтггехтических отожженных тугунах непрерывная сетка цементита вокруг дендрнтов первичного аустешгга не выявлена, что позволяет говорить об отсутствии ощутимых пластических деформаций в ледебуритном цементите при деформациях 0.09-0.145, соответствующих Ото.. Значит, падение напряжения после Ощах связано с разупрочнением аустешгга. Присутствие значительного количества цементита приводит к тому, что при равных деформациях в чугунах плотность дислокаций в аустените существенно выше, чем в сталях. Поэтому в чугунах происходит интенсивное развитие процессов разупрочнения и наблюдаемые величины Ещ, в 2-3 раза меньше, чем в сталях при сопоставимых темлературно-скоростных условиях деформирования.

Уровень (Тщет и напряжения течения в ПНКП-чугупе всегда выше, чем в нелегарованном. Сопоставление высокотемпературных пределов текучести сталей, химический состав которых адекватен составу аустешгга исследуемых чугунов, показало, «по упрочнение ПНКП-чугуна, в первую очередь, обусловлено легированием цементита Общий вид диаграмм деформации нелегарованного белого чугуна соответствует закономерностям, характерным для горячей деформации сталей. При одинаковых объемной доле и распределении карбидной фазы на диаграммах ванадиевого чугуна отсутствует установившаяся стадия. Такой эффект обусловлен карбидным превращением в цементите: из (Ре,У)зС, содержащего до 5 % масс, ванадия, выделяются спепхарбиды УС. Определяющую роль карбидного превращения в постоянном разупрочнении ванадиевого чугуна иллюстрирует аномальная зависимость ¿р от температуры испытаний. Бели до нелегарованного чугуна, как и сталей, плавно снижается о ростом температуры, то в ПНКП-чугуне зависимость ¿а от температуры ветшаний имеет экстремум. Резкий

рост разупрочнения совпадает с оптимальным для карбидного превращения температурным интервалом.

В связи с отсутствием экспериментальной возможности фиксации структуры аустенита закалкой после горячей деформации кручением исследование микроструктуры проведено после прокатки с обжатиями 17-65% за проход и закалкой образцов через 0.5 с после выхода из клети. Систематизация даштх о влиятшп скорости деформации на е,,^ и сравнение ис-тншгых деформаций при прокатке и хручлти позволили установить, что

вес исследованные деформации при прокатке превышают етга> и структурные изменения в аустешгге происходят под действием развитых процессов разупрочнения.

После контрольной обработки с закалкой в воду, полностью воспроизводящей термообработку перед прокаткой, размер аустешпного зерна в исследуемых чугунах колеблется от б.4±0.5 мкм до 11.5+0.8 мкм.

При всех исследованных степенях деформации во всех чугунах формируется структура, состоящая из равноосных зерен аустешгга. При малых степенях деформации (¿25%) наблюдается зубчатость границ зерен, типичная для горячедеформированных металлов и свидетельствующая о развитии локальной динамической полигонизадии в приграничных объемах, приводящей к образованию зародышей рекристаллизации. В дальнейшем рекристаллизация развивается за счет зародышеобразовашш, происходящего не только на границах, но и в объеме зерна. Таким образом, аустсшгг чугунов, как и другие мелкозернистые материалы, в которых при поныпгепных температурах преобладает приграничное скольжение, разупрочняется по механизму динамической рекристаллизации. Из-за последовательно проходящих циклов приграничного скольжения и рекристаллизации формирующаяся структура не является "установившейся", происходит се постоянное изменение, даже измельчение зерна.

Во всех исследуемых сплавах при температуре деформации содержится примерно од инаковая объемная доля цемснпгпшх частиц размером от 1 до 20 мкм. Повышенная плотность крупных частая (5-8 мкм), созданная за счет присутствия специальных карбидов ванадия, приводит к высокой плотности мест зарождения и поэтом/ К более интенсивному измельчению^: зерна (сплав N5) по сравнению с чугуном, имеющий практически одинаковый по уровню легирования аустенит (сплав N3).

Анализ текстуры а-фааы, наследующей текстурные максимумы горяче-деформированного аустенита за счет реализации ограниченного числа вариантов ОС Куршамова-Загса при мартенситом превращении, показал неизменность полюсных плотностей (100) и (ПО) (112), что говорит о прохождении динамической рекристаллизации аустенита.

йляшгс легирования иа структуру н свойства эдшачсскодэ

немеитита при горячей поокатде.

Химический состав всех исследованных сплавов был подобран таким (>браэом, чтобы тип эвтектического карбида МезС оставался неизменным, а

изменялось только количество легирующих элементов в нем. С помощью рентгеиструктурного, микрореттеноспектрального анализа и мнкрострук-турных исследовашй, установлено, что тепловые и деформационные воздействия вызывают фазовые переходы только в эптекпгческом цементите сплавов 4 и 5 (табл. 1). Практически одинаковое содержание ванадия в цементите и различная концентрация его в аустенлте сплавов 4 и 5 может обусловить различные пластические свойства МезС за счет влияния матрицы на карбидное превращение.

Совмеспгый отжиг в вакуумнровашюй ампуле в течение 5 часов при 1050 °С сплава 4 я цементита, экстратровшшого нз него, показал, что в обоих случаях в цемеггагге выявляются частицы УС, огранка которых характерна для кубической еннгопии. Идентичность выделений в экстрага-ровшшом н неэкстрашронагаюм цементите подтверждается дзннымн мшг-рорсштеноспектралыюго анализа. Таким образом, показано, что карбидное превращение в ванадиевом цеменгате развивается п без взаимодействия с аустешггом.

Лешрование карбвдообразукшшми элементами сильно сказывается на . спонствах цементита. Его микротвердостъ при увеличении содержания хрома от 1.03 до 7.9% и 13.9% растет соответственно на 2700 и 3800 МПа. Введение в эвтектический цементит лишь 1% V увеличивает микротвердостъ на 1900 МПа.

В исходном состоянии цементит всех исследуемых сплавов обладает определенной кристаллизационной кристаллографической текстурой. Пер-педикулярно теплоотводу наибольшую полюсную плотность имеют интерференции (130), (120) и (140), явдяющчеся, по-видимому, компонентами рассеязпш слабой аксиальной текстуры. В сплавах 1 и 2 (табл.1) аксиальная текстура не выявлена и эвтектический цементит текстурован более слабо.

Горячая прокатка приводит к формированию иной, чем исходная многокомпонентной текстуры эвтектического цементита. Тип формирующейся текстуры при горячей деформации гепгтически связал с превалирующим механизмом динамического структурообразования. Поэтому необходим сов-неепшй анализ динамики перераспределения полюсных плотностей и ширины рслтгеновских интерференцпй цементита, учитывающий, что цементит имеет низкосимметричнуго орторомбическуго решетку с различными тяцдаги межатомного взаимодействия (от металлической до ковалентпой связи), и , следовательно, различной интенсивностью чакоплгшьт и аннигиляции дефектов в различных плоскостях и направлениях.

Эвтектический цементит всех сплавов характеризуется общим набором текстурно чувствительных плоскостей: (021), (122), (023) и (130). Возможно, максимумы полюсной плотности (023) и (021) связаны с рассеянием текстуры (011), так как угол между ними составляет соответственно 11.5 и 16.3 градуса. Для цементита сплавов с карбидным превращением добавляется плоскость (222).

В низколегированном цементите с 1.03 %Сг (сплав б) ширина рентгеновских лиши практически не реагирует на рост степени деформации, происходит незначительное перераспределение интенсивностей и размытие исходной текстуры. Цементит с 7.9 %Сг (сплав N2) характеризуется достаточно интенсивным возрастанием ширины линий после 25% обжатия. Полюсная плотность текстурных компонент (130) и (021) при этом достигает максимальных значений, а затем падает или остается постоянной. Максимум на кривых ширины линий (021) и (130) свидетельствует о смене механизма структурообразования. После деформации 45% в цементите сплава N2 начинают превалировать процессы динамического разупрочнения, по-видимому, динамическая рекристаллизация цементита, приводящая к падению полюсной плотности и уменьшению дефектности карбида. Вместе с тем полюсная плотность и ширина линии (122) возрастают во всем интервале деформаций. В кристаллитах, в которых плоскость (122) ориентирована параллельно плоскости прокатки,- преимущественный тип структурообразования - горячий наклеп. Цементит сплава N3, содержащий 0.52 %Сг и 2 %Y, также характеризуется экстремальной 'зависимостью полюсной плотности и ширины рентгеновских интерференции от степени деформации для плоскостей (122), (023) и (021) с максимумом при 25% обжатии. В эвтектическом цементите, содержащем 13.9 %Ci (сплав N1) с ростом степени деформации наблюдается монотонный рост ширины линий для основных текстурных компонент (021), (122), (023), (130), их полюсные плотности медленно возрастают, достигая, как и ширина линии, наибольших значений после деформации 65%. В данном случм основной тип структурообразования в цементите - горячий наклеп.

Проведенная по ширине рентгеновских линий оценка плотности дислокаций показала, что рекристаллизация в низколегированном цементите рюпиьаетоя при плотности дислокаций 109см2, а в высокохромистом - при той асе дефектности- она отсутствует. Приведенные результаты показывают, •по легированный цементит упрочняется и рюунрочняется подобно твердым растворам замещения, в которых лешрукшшй элемет увелитевает силу межатомного взаимодействия.

В цементите о 0.8% Сг и 5% V (сплав N4) деформация сопровождается карбидным превращением. Во кем исследованном диапазоне обжатий преимущественным типом струкгурообразования является горячий наклеп: наблюдается совместный рост наиболее текстурно-чувствительных компонент (02J), (122), (023), (222) и ширины линий этих же шперференцнй. Плотность дислокаций в цементите с карбидным превращением по сравнению с недеформированным состоянием возратает в 3-3.5 раза, что связано как с генерацией дислокаций при карбидном превращешш, так п с затруднением их аннигиляции в связи с выделением в цементите карбида ванадия.

Наличие в цементите текстуры прокатки свидетельствует о том что при горячей деформации ледебурита цементит претерпевает пластическую деформацию не менее 10-20%.

В аустените, претерпевшем динамическую рекристаллизацию, плотность дислокаций обычно составляет 109 см-2, таков же порядок плотности дислокаций в горячедеформирошшном цементите. Близость значений плотности дислокаций в струмурных составляющих означает высокую степень совместности их деформации и возможность деформации с большими обжатиями без разрушения. Высокая совместность деформации должна основываться на связи кристаллографии скольжения и обеих фазах. Орпеп-тациощше соотношения (ОС) между различными фазами наблюдаются не только в случаях сдвиговых превращешш, во и при диффузионном эвтектоццном превращении в сталях, выделении избыточного феррита или цементита из аустенита, эвтектических превращениях в цветных сплавах. Близость расположения атомов в сочленяющихся плоскостях цементита и аустенита определяет ОС. Повышение температуры кардинально не меняет расположения атомов в наиболее подобных плоскостях (ПЭ)д и (001)ц .

Поэтому можно считать, что установленные ОС Арбузова-Курдюмова и Кутелип цемеитит/аустешгг соблюдаются и при высоких температурах, когда формируется межфаэная граница аугенит избыточный/цементит ледебурита.

Известно, что пластическое течение чугуна начинается в аустените, а скольжение в аустените происходит по плотноупакованным плоскостях! (111). 1'аесмотрепне ориептациошшх совпадений плоскостей семейства (111) с выявленными текстурншш мжоимумаш«, башруюшсеся на ОС г/ГезС ;

Лрбузова-Курдюмом (1001Г'«,<: II <Я*)г, (ПК1Ие,С !! П01)у; (0(1!)IV,С Ц Ш?.|у и

Кутешш (100)Fe3C II (311)у; (010)Fe3C ~|| (329)r; (OOI)FejC ~|| (391)y

показа-то, что аккомодация скольжешм между аустсшггом и цемептитом более вероятна при соблюдении ОС Арбузова-Курдюмова (рис.1). Начинаясь в аустсшпе по плоскостям (П1)ди (П1)а> скольжение шшцпирустся в

близких к аустсшггаым (разориентация S 8 градусов) плоскостях цементита (122)ц и (122)ч. Вероятно, эти плоскости в случае горячей деформации являются первичными плоскостямп скольжешш. При дальнейшем деформировании происходит переориентация кристаллической решетки, приведенное напряжение сдвига достигает критических величин и в других системах скольжешш, и начинается действие активных источников в плоскостях (Oil), {111}, {130}.

Отсутствие скольжсшш по (001)ц (разорпенташш между (111)а и (001)ц ~5 градусов (рис.1) в данном исследованиии можно объяснить как влиянием температуры деформации, так и исходными ориентациями решетки цементита относительно поля напряжешш, создаваемого при прокатке.

Анализ ОС Кутсжш показал, что между семейством плоскостей скольженпя {111)а и ближайшими плоскостями скольжешш цементита {122}

и {111} существуют довольно значительные разорпептащш порядка 16-17 градусов.

Высокая совместность деформаций аустешгга и цементита, переориентация определешшх плоскостей карбида в плоскость прокатки говорит о множсствешюм характере скольжения в эвтектическом цементите по плоскостям {011}, {122},{130} п {111}, что обеспечивает выполнения критерия Миэсса - существование пяти независимых систем скольжешш и деформацию цементита не менее 10%.

Показано, что плоскости скольжения цементита (011), (111)> (122) содержат общее поправление [011] - одно из направлений скольжешш в цементите, а активизация дополнительной плоскости скольжешш (111) в ПНКП-чугуне является езде одной причиной его повышенной пластичности.

Таким образом, при горячей прокатке белых чугунов цементит претерпевает пластическую деформацию, приводящую к развитию в нем процессов упрочнения в разупрочнения. Деформируемость цементита обеспечивается действием в нем пяти независимых систем скольжепия, а чугуна в целом - совместностью деформаций пеменпгга и аустешгга.

Стереографическая проекция, представляющая ориситациопное соотношение Арбуэова-Курдюмова между цементитом н аустенитом :

(100)Ре,С й (545)г; (010)Л,с || (Т01)Г; (001)Ре,С II (252)г, • Обспначетип О -полюем Ш яуекпитп;

в- полюс« ЬЯ цементита.

Рис.1

Исследование процессов, проиошчптти? я эвтектическом пемеятите при

пгакдсформашк>шк>м нщх-то ПНКП-чяуиа.

При последующем нагреве горячедеформированных сплавов, в которых не прошла динамическая рекристаллизация, происходит статический возврат и статическая рекристаллизация. Непрерывное увеличение дефектности ванадийсодержащего цементита при горячей деформации свидетельствует об отсутствии в нем процессов разупрочнения и, следовательно, обязательном развитии их при последеформациопном яагревс. При повторном нагреве до 1050 °С чугуна (сплав N4), деформированного на 65% первые признаки статической рекристаллизации обнаруживаются поле 20-минутной выдержки. Одновременно снижается микротвердость цементита. Увеличение продолжительности отжига приводит к развитию рекристаллизации, однако, эвтектический цементит вновь упрочняется, что объясняется выделением в нем частиц VC, перекрывающим разупрочняющсе влияние рекристаллизации. Понижение температуры отжига до 950 °С не только увеличивает время, необходимое для начала рекристаллизации, но и сопровождается разупрочнением цементита. Разупрочнение цементита проявляется в следствие снижения интенсивности карбидного превращения.

Сочетание рснтгснострукгурн ого в микроструктурного методов позволило установить температуру начала рекристаллизации (Тр") горячедефор-мированного цементита. После деформации 25+35 % Тря цементита составляет 1050 °С , а с ростом степени деформации до 55+65 % Трн снижается до 975+950 0с.

Развитие статической рекристаллизации в цементите горячедеформн-рованного чугуна в обнаруженная зависимость Трп от величины деформации подтверждает преобладаю горячего наклепа в эвтектическом цементите ПНКП-чугуна.

В ттято^ главе представлены разработанные рекомендации по пластической деформации в термической обработке ПНКП-чугуна в промышленных условиях.

На основании проведенных лабораторных экспериментов показано, что дробная деформация по своему воздействию на структуру в свойства ледебуритного цементита практически аналогична однопроходной при равеяст их обжатий.

С целью повышения износостойкости ПНКП-чугуна предложена схема деформационно-термической обработки, позволяющая измельчить эвтекти-

ческле карбиды, и заключающаяся г проведении: предварительной дефор-мащт при температурах 1070-1050 °С с целью создания повышенной плотности дефектов криталлического строения; отжига, в ходе которого развивается рекристаллизация эвтектических карбидов; повторпой деформации при температуре 950-970 °С (30%), при которой происходит дробление эвтектического цементита по ранее созданным высокоугловым границам. Эха схема была применена в опытно-промышленных условиях при производстве прупгов 055 на украинском предприятии "Дкспрсспсцсталь" т поковок ф210, получетшх на ПО "Ижсталь". Проведение рекристаллпзаци-онного отжига перед ковкой на фПО и снижение температуры последующей деформации до 950 °С не сказалось на качестве поковок. В результате были получены прутки 055 без макро- и мшеротрещин и достаточно мелкой (~ 20

мкм) фракцией эвтектических карбидов.

Чугунные поковки предназначались ддя производства роликов, используемых при раскатке электроискрового покрытия на внутренней поверхности трубных изделий. Определены криппескне точки ПНКП-чугуна и в соответствии с требованиями, предъявляемыми к дашюму виду инструмента, был подобран оптимальный режим окончательной термообработки: закалка и низкий отпуск. Рекомендуемая термобработка позволила реализовать не только максимально близкие значения твердости фазовых составляющих ПНКП-чу1уна (НдД= 14500 МПа, На=9000 МПа) и обеспечить требуемую термическую устойчивость полученной структуры, но и реализовать эффект повышения твердости чугуна за счет сохранения избыточной плотности дефектов кристаллического строения цементита, введенных на последнем этапе деформирования.

Обшие выводц;

1.Установлено, что в белых чутунях при горячей пластической деформации в интервале скоростей 3»10-2 + 3*102 с1 аустентгг раэунрочпяется по

•пшу динамической рекристаллизации.

2.Прн горячей прокатке чугунов процессы уплотнения и разупрочнения ледебурлтного цементита определяются уровнем лешровяния н лриро-дой легирующего элемента.

Цеменпгг, содержании! 1.03% Сг, динамически рекристалпизуется.

В цементнте, содержащем 7.9е? Ог и.тн (1.92% С> и 2 дпчпмпгггекпч рекрнстоплиллция смещена в сторону больших ле^шртишй.

Цементит, легированный 13.9% Сг пли 0.8% Сги S% V (ПНКП-чугун), не претерпевает динамической рекристаллизации, упрочняясь в процессе деформации.

3.Установлено, что процессы тскстурообразования г. цементите связаны с механизмом динамического разупрочнения, следовательно, определяются его легированием.

4.Впсрвые обнаружена текстура деформации ледебурптиого цементита при горячей прокатке белых чугунов.

5.Установлено множественное скольжение в цементате по плоскостям {130} и {011}, {112). Плоскости {112} кристаллографически связаны с семейством плоскостей скольжения {111} аустешгга.

6.Впсрвые обнаружено, что карбидное превращепие в ПНКП-чугуне инициирует дополнительную плоскость скольжения {111} в цементите и устраняет установившуюся стадию на кривых горячей деформации.

7. Показано, что карбидное превращепие в лгдебуритном цементите ПНКП-чугуна происходит без диффузионного обмена с аустсшггной матрицей.

в.Определсна количественная зависимость температуры начала статической рекристаллизации цементита от степени предварительной горячей деформации ПНКП-чугуна.

9.Разработана и опробована опытно-промышлешгая технология производства износостойких роликов из деформированного ПНКП-чугуна для раскатки электроискрового покрытия по внутренней поверхности трубных изделий.

Осповиое содержание диссерташш изложено в слелуюимх работах:

1. Таран Ю.Н., Пирогова Е.В., Миронова Т.М. Деформация и рекристаллизация цемеитита в чугунах, легаровашпн вападием.-В сб.:Проблемы металлургического производства.-Киев: Техника, 1990.-Выпуск 101.-С.126-129.

2. Пирогова Е.В., Миронова Т.М., Нижниковская П.Ф. Структурные изменения в цементите белых чугунов при горячей пластической дсформации.-В сб.: Огроешю и механические свойства металлических матсрна-юв.-Лсшш-град: ДЦНТП, 1990- С. 85-87.

3. Нижниковская П.Ф., Пирогова Е.В., Миропо.-а Т.М. Структурообра-, зовакие в цементите при горячей прокатке и отжиге чугупоп.-В кн.: Тез.

Докл. VI Всесоюзной конференции. Текстуры и рекристаллизации в мечал-лах и сплапах.-М., 1991.-С. 103.

4. Влияние деформации и атжта на структуру эвтектического цементита/ Таран Ю.Н., Пижниковская П.Ф., Пирогова Е.В. л др.// Изв. вузов Черная металлурпш.-1991.-№3.-С. 76-78.

5. Carbide Transformations Eutectic Cementite During The Hot Working of Chromium Vanadium Alloyed White Irons/P.F.Nichnicovskaya, T.M. Mironova, Ju.N.Taran, B.V. Pirogova, R.F Decker //The Minerals & Metals Societi.-USA, Pittsburg.-1993.-P.51.

6. Пирогова E.B., Миронова T.M., Ппжнпковская П.Ф. Анализ освъшых параметров шрячей деформации высокоуглеродисхых сплавов.-Тез. д»кл. науч.-техн. семинара. Термомехашгческая обработка металлических материалов.- М:МИСИС, 1994.- С.20-21.

7. Миронова Т.М., Пирогова В.В. Упрочнение и разупротаение эвтектич с-кого цементита при юрячей деформации и отжиге,- В сб. материал он научной конференции. Структура и свойства материалов.-Новокузнецк, 1988.-С.173-174.

АШЮТАЦНЯ.

Пирогова Е.В. Влияние легирующих добавок на деформируемость ледебурита i повышение эксплуатационных свойств белых деформируемых чугупов. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по спеидальнос-я 05.16.01 "Металлонедение и термическая обработка металлов", Госудирсгоенная геталлургичесхая академия Украины, Днепропетровск, 1995.

Защищается научная работа, содержащая результаты исследований структуры свойств яедейурига различного состава при горячей пластической деформации слых чугунов. Ииучены мсхилшмы динамического (лруюурообразоваиия в аусю-ите п цементите, проанализировано Армирование кристаллографической техсту-и цементита с различным содержанием легирующих элементов, уточнен Mejoi-изы воздействия карбиднош прекращения на пластческне свойства цементита, -гановлена количественная зависимое!* leuxlepaiypu начала статической рекрис-я/шзащш цементита от (пенсии предшествующей деформации чугуая. РазряОота-I и опробовало в огш-то-прошлилегшая [счшшоши произродстоа и-тоеосгойко-imcrpyMeirm из деформированною чугуна.

Кдачевда. еловд; ледебурит, горячая гшаспнческая деформация, кристнщкнра-гческая iricciyri, дишмичекяч н с-тятичо-квя рекрнстотличяцим, «»чЛпянгда прошение,

ABSTRACT.

Pirogova E.V. The Effect of Alloying Additions on the Deformability of Ledeburite and Enhancing of Service Properties of White Deformable Cast Irons. Thesis for a Candidate of Science degree on speciality 05.16.01 "Physical metallurgy and heat treatment of metal", State Metallurgical Academy of Ukraine, Dnepropetrovsk, 19995,

Thesis presenting results of structure and properties examination of different alloyed ledeburite during the hot plastic working of white cast iron are being defended. Dynamic structure forming mechanisms of austemtc and cemcntile have been studied; evolution of euteclic cemcntite with different alloying additions crystallographic textures have been determined,- mcchanism of carbide transformation improving plasticity of eutectic ccmcutitc has been defined more precisely; quantitative dependence of static rccrystallization temperature as a function of degree of plastic working has been found. Using design of technological scheme pilot lot of wear-resistant coating rolls from white iron forged bars has been manufactured.

Key words: ledeburite, hot plastic working, crystallographic texture, dynamic and sialic »crystallizations, carbide transformation.

Подписано к печати !:.11.95 г. Заказ № 4580. Тираж 60 экз. ИЧМ. г. Днепропетровск, пл. Акад.Стародубова, I.