автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Воздействие термической обработки на линейное расширение серого чугуна

На правах рукописи

Старовяцкая Светлана Ннколаевна

ВОЗДЕЙСТВИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА ЛИНЕЙНОЕ РАСШИРЕНИЕ СЕРОГО ЧУГУНА

Специальность 05.16.01 - Металловедение и термическая обработка металлов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новокузнецк 2006

Рабата выполнена

на кафедре физики металлов ГОУ ВПО

«Сибирского государственного индустриального университета»

Научный руководитель:

академик РАЕН, доктор технических наук,

заслуженный изобретатель РФ, профессор

Афанасьев В.К.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор кандидат технических наук

Целлермаер В Л. Сагалакова М.М.

Ведущее предприятие - ГОУ ВПО «Новосибирский государственный

технический университет», г. Новосибирск

Защита состоится «¿б» ef^^x^pt^2006 г. в ^ час.

На заседании диссертационного совета Д 212.252.01 при ГОУ ВПО

«Сибирский государственный индустриальный университет» по адресу:

654007, г. Новокузнецк, ул. Кирова 42, ГОУ ВПО «СибГИУ».

Fax: 3843-46-68-80

E-mail: fiz__metal_sibsiu@mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет»

Автореферат разослан 2006 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.252.01

д.т.н., доцент

А.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Развитие современного материаловедения предусматривает постоянный' поиск новых материалов с более высокими свойствами по сравнению с имеющимися. Особенно актуальной в последнее время является разработка металлических сплавов1 с низким коэффициентом линейного расширения (КЛР).'Эта задача в настоящее время решается двумя способами.

Во-первых, совершенствованием инварных сплавов за счет усложнения их химического состава. Существуют сплавы на основе кобальта, содержащие 52 % Со, 37 % Ре и II % Сг, сплавы с драгоценными металлами на основе систем Ре - Рг, Ре - Р<] с содержанием 25 % Р1 и 31 % Р<1 соответственно. Для таких сплавов применяют сложную' термическую обработку после предварительной холодной' или горячей пластической деформации. Этим и обусловлена высокая стоимость инваров.' Железные сплавы с -малым коэффициентом линейного расширения известны уже более ста лет. Первый инвар был получен Ш. Гильомом в 1889 г., он содержал 36% никеля, остальное - железо. Но до настоящего времени природа инварного эффекта не выяснена.

Во-вторых, продолжается интенсивная. разработка легких сплавов на основе системы алюминий - кремний с применением . нетрадиционных легирующих элементов - водорода, азота, фосфора, фтора.

В конструкциях, где вес не является определяющим, железо еще долго будет, основой металлических сплавов. .Прежде всего,, это лазерная, микроволновая, вакуумная техника и точное приборостроение. В связи с этим, необходимы другие способы . получения железных , сплавов с низкими значениями коэффициента линейного расширения и с простой технологией их обработки. Одним из путей решения такой задачи может быть использование серого чугуна. Несмотря на то, что этот материал давно известен, ресурс его свойств еще не выработай, а возможности термической обработки в их улучшении еще не исчерпаны. Например, практически не изученным остался вопрос о воздействии термической обработки на линейное расширение серого чугуна. В случае разработки режимов термической обработки, снижающих КЛР, серый чугун может стать самым перспективным и дешевым материалом, способным заменить многие легированные инварные сплавы на основе железа.

Цель работы: Изучение основных закономерностей влияния термической обработки на линейное расширение серого чугуна, разработка режимов термической обработки серого чугуна, позволяющих получить наиболее низкие значения коэффициента линейного расширения. Задачи работы.

1) Изучить влияние низкотемпературной. термоциклической обработки (ТЦО) с нагревом в интервалах 80 - 100 °С, 400 - 450 °С и 500 - 600 °С с охлаждением в воде, кипящей воде, на воздухе и с печью на линейное расширение серого чугуна. ,

2) Изучить влияние высокотемпературной термоциклической обработки с

нагревом в интервалах 700 - 750 °С и 900 -950 °С и охлаждением в различных средах на коэффициент линейного расширения.

3) Исследовать воздействие высокотемпературного нагрева в интервале 900 - 1000 "С с охлаждением в масле, воде и кипящей воде на изменение КЛР.

4) Разработать способы совместной термоциклической обработки и окончательной закалки, наиболее эффективно снижающие коэффициент линейного расширения.

5) Провести сравнение линейного расширения серого чугуна с линейным расширением специальных легированных чугунов и инварных сплавов с минимальным КЛР.

Научная новизна.

1) Проведен систематический анализ влияния термической обработки на линейное расширение серого чугуна в интервале температур испытания 50 - 450 Разработан ряд режимов термической обработки серого чугуна, эффективно снижающих коэффициент линейного расширения,

2) Установлено, что КЛР серого литейного чугуна после проведения термоциклического отжига при 900 — 950 вС может снижаться до аямоо *= 3,4 х Ю^град'1 в интервале температур испытания 50-100 °С.

3) Впервые установлено наличие аномалий линейного расширения серого чугуна после термоциклической закалки с 900 — 950 °С,,закалки с 900 -1000 °С, совместной термоциклической обработки и окончательной закалки, которые характеризуются резким снижением КЛР при t„ar 100 -200°С и 400 - 450 °С до нулевых значений.

4) Впервые установлено наличие аномалий линейного расширения серого чугуна при температурах испытания 400 — 450 °С, при которых происходит сжатие до (2,1 + 1,3) х lO^rpan*1.

5) Показано, что после применения предложенных в работе режимов термической обработки серый чугун может иметь более низкие значения КЛР по сравнению со многими специальными легированными чугунами и сравнимые с КЛР некоторых инварных сплавов на основе системы Fe -Ni.

Практическая значимость. Предложенные способы термической обработки серого чугуна позволяют получать низкие значения коэффициента линейного расширения на уровне инварных сплавов и могут быть использованы в тонном машиностроении и приборостроении, где требуется низкий коэффициент линейного расширения. Результаты диссертации внедрены в учебный процесс в виде учебных пособий, применяющихся при обучении студентов специальностей «Физика металлов» и «Металловедение и термическая обработка металлов».

Защищаемые положения. На защиту выносятся;

1) закономерности влияния термической обработки на линейное расширение серого чугуна в интервале температур испытания 50 - 450 °С;

2) результаты влияния термоциклической обработки с нагревом в интервале 900 - 950 вС, закалки с 900 - 1000 °С, совместной термоциклической обработки и закалки, а также закалки предварительно цементированного чугуна на его KJIP;

3) результаты сравнения линейного расширения серого чугуна с линейным расширением специальных чугунов и инваров.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на следующих конференциях: Всероссийской научно практической конференции «Металлургия: реорганизация, управление, инновации, качество» (Новокузнецк, 2003 г); IV Всероссийской научно -практической конференции «Информационные технологии в экономике, науке, образовании» (Бийск, 2004 г.); Труды Всероссийской научно-практической конференции «Металлургия: технологии, реинжиниринг, управление, автоматизация» (Новокузнецк, 2004,2005 г.).

Публикации. Результаты, изложенные в диссертации, опубликованы в J¿ печатных работах, в том числе в 2 учебных пособиях.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 207 страницах машинописного текста, состоит из введения, £ глав, общих выводов, приложения, содержит 51 таблицы. 59 рисунков и список литературы из 147 наименований, ■'

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введения обоснована актуальность проблемы, кратко охарактеризованы полученные научные и практические результаты, используемые методы исследования и содержание диссертации. .

В первой главе приведен анализ предшествующих исследований по вопросам термической и термоциклической обработки серого чугуна, общие сведения о металлографии и физико-механических свойствах. Особое внимание уделено вопросам теплового расширения.- Рассмотрено влияние элементов внедрения на структуру и свойства чугуна. Выяснено,, что газонасыщенность оказывает большое влияние на свойства чугуна. Это подтверждается работами В.И. Лакомского, В.И. Явойского, В.И. Шаповалова, Л.И. Леви, М.Л. Королева. Считается, что воздействие растворенных газов на структуру и графитнзацию чугуна приобретает все большее значение и является одним из путей повышения качества и снижения себестоимости отливок. По результатам проведенного обзора сделаны следующие выводы. 1.Чугун отличается хорошими литейными свойствами и низкой стоимостью. Свойства его определяются формой, количеством и характером распределения графитных включений. Отрицательным фактором при характеристике чугуна как конструкционного материала считаются его низкие пластичность и вязкость. 2. В теории термической обработки недостаточное внимание уделяется влиянию элементов внедрения (Н, N, О) ■ на процессы структурообразования при термической обработке, хотя работы в этом направлении ведутся давно. 3,Практически отсутствуют исследования по воздействию термической обработки на линейное расширение чугуна^ 4. Перспективной и недостаточно

изученной является термоцикпическая обработка чугунов. 5. Актуальной является разработка способов термической обработки с учетом .влияния элементов внедрения, позволяющих получать' серый чугун с низкими значениями коэффициента линейного расширения^ .

Во второй главе изложена методика проведения исследований и экспериментов. Изучался серый чугун марки СЧ - 20, выплавленный в литейном цехе ОАО «ЗСМК». Плавка проводилась в индукционной печи ИЧТ-10МКа5, номер плавки -2 - 8377. Химический состав чугуна; С - 3,65.%; 511,77%; Мп - 0,56 %; Э - 0,021 %; Р- 0,16 %; Сг - 0,32 %; № - 0,17 %; Л - 0,04 %; V - 0,05 % (ГОСТ 1412-85). Термическая обработка.отливок проводилась в печах типа СНОЛ. Содержание водорода, азота и кислорода определялось методом горячей вакуумной экстракции с. помощью газового анализатора эволограф УН-9 системы Хереуса - Файхтингера (Швейцария). Микроструктурные исследования проводились с помощью многофункционального микроскопа «ОРТОМ». Твердость отливок измерялась методом Роквелла (ГОСТ 8064-79). Микротвердость перлита определялась по ГОСТ 9450-76 на приборе ПМТ-3. Механические испытания цилиндрических образцов проводились по стандартной методике на машине ИК- 500 по ГОСТ 1497*84. Термический коэффициент линейного расширения (КЛР) определялся на оптическом дифференциальном дилатометре системы Шевенара. Плотность измерялась путем гидростатического взвешивания на аналитических весах.

В третьей главе изложены результаты изучения влияния низкотемпературной термоциклической обработки (ТЦО) на линейное расширение серого чугуна при температурах испытания 50 - 450 вС. 1 цикл ТЦО представлял собой нагрев от комнатной температуры до заданной, выдержку в течение 1 часа и охлаждение в средах: вода, кипящая вода, воздух, печь.

Установлено, что ТЦО с нагревом до 80 - 100 °С привела к снижению КЛР в температурном интервале испытания от 50 до 350 °С на 8 — 10 %. Максимально КЛР уменьшался на 15 % (с а » 8,45 х 10"® до а = 7,17 х 10"4 град ') при температуре испытания 50°С после 15 циклов ТЦО с охлаждением на воздухе. Термоцнклирование серого чугуна с нагревом до 400 - 450 "С позволяет уменьшить коэффициент линейного расширения в среднем на 15 % независимо от среды охлаждения. Отмечено снижение КЛР на 40 % (с а = 8,45х Ю"4 до а и 5,01 х 10"4 град"1) при температуре испытания 50 °С после 20 циклов ТЦО с охлаждением в кипящей воде. Изменение КЛР после термоцнклирования с нагревом до 500 - 600 "С не превышало б — 8 %. Микроструктура после низкотемпературной ТЦО не претерпевала значительных изменений.

В четвертой главе изучалось влияние высокотемпературной термической обработки на линейное расширение серого чугуна. По результатам проведенных экспериментов сделан вывод, что термоциклическая обработка с нагревом до 700 - 750 °С независимо от среды охлаждения не привела к существенным изменениям КЛР. Установлено, что для серого чугуна после

термоциклической обработки с нагревом до 900 - 950 °С и охлаждением в воде характерны две аномалии КЛР, заключающиеся в резком его уменьшении при температурах испытания 150 - 200 °С и 400 - 450 °С (рисунок 1). С увеличением числа циклов ТЦО низкотемпературная аномалия усиливалась. После 15 циклов ТЦО коэффициент уменьшался с ссио1™ 10,12 х 10 "'до ац® = jj5 х Ю-4 град'. После 20 циклов ТЦО аномалия смещалась вправо (в сторону увеличения температуры испытания) и наблюдалась при температурах 200 - 250 °С. После 5 циклов ТЦО КЛР уменьшился с cw = 12,87 х 10"6 до 2,84 х 10"6 град"1 при температуре испытания 400 °С.

Весьма важной для приборной техники явилась установленная возможность уменьшать коэффициент до значений 3,38 х 10^ град'1 В' температурном интервале испытания 50 — 100 °С с помощью многократной ТЦО (20 циклов) с нагревом до 900-950°С и охлаждением с печью (рисунок 1), '

р.

= 12

х

а: и

В

1 8 я и 1> Z X

t 6

О

,

/т

50 100 150 200 250 . 300 350 400 450 Температура испытания, °С

—0— без обработки, —о— 5 циклов, охлаждение в воде; —Д— 15 циклов, охлаждение в воде, —о— 20 циклов, охлаждение с печью

Рисунок 1 - Влияние термоциклической обработки на линейное расширение серого чугуна (1 цикл: 900 - 950 еС, 5 мин)

Как следует из приведенных. результатов, .значительно изменяет коэффициент, линейного расширения обработка с нагревом до высоких температур (в интервале 900 - 950 °С). Дня усиления эффекта снижения КЛР проводили закалку серого чугуна с 900 - 1000аС в масло и воду.

Результатом закалки в масло с 900 "С явилось развитие двух аномалий на температурных зависимостях KJIP при температурах испытания t™ 150 — 200 °С и 400 — 450 °С, которые характеризовались резким уменьшением коэффициента. После закалки с временем выдержки S мин КЛР достигал значений а^м = 4,95 х to"6 град"1 (а,«* = 11,74 х 10"6 град"1) при температуре испытания 200 °С. Впервые, для серого чугуна обнаружено развитие процессов сжатия после закалки с выдержкой в течение 30 мин (а = -2,13 х Ю? град"1) при температуре испытания 400 "С. При увеличении времени выдержки под закалку до 45 мин аномалии смещались влево (в сторону уменьшения температур испытания) (рисунок 2).

50 100 150 200 250 300 350 Температура испытания, "С

400

—О—без обработки,—□— !5 мин;—Д—20 мин,—О—30 мин, —х— 45 мин

Рисунок 2 - Влияние времени нагрева под закалку (900 °С, масло) на линейное расширение серого чугуна - - '

Закалка с 1000 "С в воду также резко уменьшала KJIP в двух температурных интервалах 150 - 200 °С и 400 - 450 "С. При этом независимо от времени выдержки под закалку при температуре испытания 150 вС КЛР уменьшался с 10,72 к 10^ до (1,74- 4,53) х 10* град". После закалки с временем выдержки в 5 мин коэффициент достигал отрицательных значений (-2,07) х Ю-6 град"' при W 400 °С (рисунок 3). Металлографический анализ позволил выявить некоторое формоизменение графитной составляющей после закалки, выразившееся в дроблении (отдельных пластин на части, их укорочении и утолщении.

Термоциклическая закалка в воду с нагревом в интервале 980 — 1020 °С аналогичным образом влияла на линейное расширение. Первая аномалия проявлялась в интервале температур испытания 150 — 200 °С и характеризовалась резким уменьшением коэффициента с 10,60 х 10"6 до 7,79 х Ю^град"1 после2 циклов и- до6,24 "х IО"6град"1 после'4циклов.

Температура испытания, °С

-0-без обработки;-□-5 мин;-0-15 мин; - Д - 30 мин

Рисунок 3 - Влияние времени нагрева под закалку (1000вС, вода) на линейное расширение серого чугуна

При температурах испытания 250 — 350 °С наблюдалось увеличение KJ1P с 13,40 х 10"6 до 16,82 х 10^ град'1 после 2 циклов и - до 16,05 х 10'6 град'1 после 4 циклов. Причем, при t«,, 450°С коэффициент резко уменьшался до значения 2,88 х Ш"15 град"1 после 2 циклов и до 0,06 х 10"6 град"1 после 4 циклов ТЦО.

Как следует из приведенных результатов, аномальный характер поведения КЛР серого чугуна наблюдался после закалки с 900 - 1000 °С охлаждением в воде, кипящей воде и масле. Это могло быть следствием распада пересыщенного твердого раствора при нагреве серого чугуна в печи дилатометра при измерении КЛР, и аномальные температурные интервалы 150 -200 °С и 250 -350°С соответствуют первой и второй его стадии. Однако, такой подход не объясняет резкого уменьшения КЛР до нулевых и отрицательных значений при температурах испытания 400 — 450 °С.

Как известно из работ В.И. Лакомского, В.И. Явойского, В.И. Шаповалова, Л.И. Леви, газонасыщенность оказывает большое влияние на свойства чугуна. Исходя из этого, было сделано предположение, что поведение КЛР связано с перераспределением газов (водорода, азота и кислорода). Для подтверждения этого положения требовалось изменить содержание газов в чугуне каким • либо способом и исследовать линейное расширение. В монографии О.В. Котова1 «Поверхностное упрочнение химико- термическими методами» впервые предложено использовать цементацию как средство изменения общей газонасыщенкости металла. До сих пор цементация широко применяется для малоуглеродистых сталей и рассматривается как способ создания науглероженного поверхностного слоя для повышения поверхностной твердости и сохранения вязкой сердцевины изделия. В настоящей работе нагрев в карбюризаторе впервые применили для чугуна, содержащего 3,6 % углерода. Цементацию проводили при 1000°С в течение 1 часа в бондюжском карбюризаторе. В таблице 1 показано, что изменение газонасыщенности чугуна с помощью цементации и окончательной закалки усилило высокотемпературную аномалию при 400 - 450 "С и снизило КЛР до отрицательных значений. При этом нагрев чугуна под слоем стекла (для исключения газообмена со средой нагрева) при 950 °С не привел к образованию аномалий и уменьшал значения КЛР во всем температурном интервале испытаний (таблица !)•

Для увеличения эффективности термической обработки была совмещена термоциклическая обработка и закалка. 1 цикл предварительной термоциклической обработки серого чугуна представлял собой нагрев чугуна от комнатной до температуры в интервалах 80 - 100 200 - 300 ®С; 400 - 450 °С; 500 - 600 °С, выдержке в течение 1 часа и охлаждении в средах: вода, кипящая вода, воздух, печь.

1. ' Котов, O.K. Поверхностное упрочнение химико- термическими методами/ O.K. Kotos. М.: Машгиз, 1958, 165с.

Таблица 1 -Влияние среды нагрева при термической обработке на линейное расширение серого чугуна

Вид термической обработки Коэффициент линейного расширения, ах 1 О*1 град"1 при температуре, СС

50 100 150 200 250 300 350 400 450

без нагрева 8,45 9,70 ЮД2 1 If74 12?47 13,06 13,47 13,37 12,48

цементация (1000°С, 1 ч) 8,28 9,41 9,92 11,00 11,89 12,36 13,13 13,5 13,98

цементация (Ю00°С, 1 ч) + 1000°С, 5 мин, вода 9,49 10,76 11,09 8,28 12,59 13,97 15,93 9,39 -0,88

нагрев в стекле при 950 °С, 6 ч (чугун переплавлен под слоем стекла) 7,50 ?,10 - 9,80 10,55 10,90 11,80 12,60 12,20 11,60

Также проводилась ТЦО с нагревом до 700 - 750 °С и 900 - 950 °С с выдержкой в течение 5 мин и охлаждением в воде, в кипящей воде, с печью и на воздухе. Всего проводилось 20 циклов предварительной термоциклической обработки. После всех видов ТЦО образцы закаливались по режиму: 900°С, 15 мин, вода.

Установлено, что аномальный характер зависимости коэффициента линейного расширения проявился и в случае предварительной ТЦО с охлаждением е кипящей воде и окончательной закалки (таблица 2). Самые низкие значения KJIP в интервале испытания 150-200®С наблюдались после ТЦО с нагревом до 200 °С и закалки (ац0= 3,84 х Ю"6 град1, а450 = 2,39 х 10** град"1). В случае ТЦО с нагревом до 250 °С' и окончательной закалки коэффициент снижался с а ы 12,48 х 10*® град"1 до а450 = 0,06 х ю* град"'. Сходный характер изменения KJIP наблюдался и после предварительной термоциклической обработки с охлаждением на воздухе и окончательной закалки. После 20 циклов ТЦО с нагревом в интервале 80 - 100й и закалки ЬСЛР снижался с аНСК = 10,72 х 10^ до а|30 =4,19 х 10"6 град' иа450—0,71 х Ю^град"1. Вообще, после всех видов обработок при температуре испытания 150 ®С коэффициент резко снижался и достигал значений (3,47 - 5,99) х 10"* град"', а при температуре испытания 450 °С - (0,71 - 3,34) х 10** град"'.

ТЦО с охлаждением в воде и окончательная закалка привели к смещению низкотемпературной аномалии KJIP по температуре (таблица 3). Снижение коэффициента происходило уже при 100 °С, что немаловажно с

практической точки зрения. ' .

Таблица 2 - Влияние предварительной термоциклической обработки (20 циклов) с охлаждением в кипящей воде и окончательной закалки на линейное расширение серого чугуна

Режим термической обработки КЛР, а*106град1 при темпе затуре испытания,"С

50 100 150 200 250 300 350 400 450

без обработки 8,45 9,7 10,72 11,74 12,47 13,03 13,47 1337 12,48

ТЦО (1 цикл - 80-100°С, 1 ч) + 900°С, 15 мин, вода 9,21 1038 4,85 8,28 12,71 15,58 16,18 11,32 0,71

ТЦО (1 цикл -150°С, 1 ч) + 900аС, 15 мин, вода 9,21 1035 4,19 8,64 13,04 14,31 15,09 3,29 4,19

ТЦО (1 ЦИКЛ - 200еС, 1 ч) + 900°С, 15 мин, вода 8,6 9,99 3,84 8,81 13,16 14,54 14,17 3,29 239

ТЦО(1 цикл -250°С, 1 ч) +900°С, 15 мнн, вода 8,11 10,25 5,99 7,69 12,48 15,11 16,18 1432 0,06

ТЦО(1 цикл- 300°С, 1 ч) + 900°С, 15 мин,вода 8,45 9,84 3,84 8,46 12,82 14,19 14,63 9,02 130

ТЦО (I цикл - 425°С, I ч) + 900°С, 15 мин, вода 8,28 10,12 4,85 8,09 12,36 14,99 15,45 10,73 1,86

ТЦО (1 цикл - 700°С, 5 мин) + 900®С, 15 мин, вода 7,75 9,99 4,53 6,07 11,40 13,97 14,98 13,97 0,06

ТЦО(1 цикл - 900°С, 5 мин) + 900°С. 15 мин, вода 8,45 9,84 5,72 10,48 14,04 1431 12,29 7,00 7,12

" ' Таблица 3 - влияние предварительной термоциклической обработки (20 циклов) с охлаждением в воде и окончательной закалки на линейное расширение серого чугуна

Режим термической обработки КЛР, ах106град"' при темпе] ратуре испытания,еС

50 100 150 200 250 300 350 400 450

без обработки 8,45 9,70 10,72 11,74 12,47 13,03 13,47 13,37 12,48

ЩО(1 цикл - 80-100°С, 1 ч) + 900°С, 15 мин, вода 9,07 9,84 3,07 - 2,69 13,27 14,99 14,74 4,51 3,78

ТЦО(1 цикл - 150°С, 1 ч) + 900°С, 15 мин, вода 8,60 4,16 3,47 7,69 13,04 1534 14,63 1,84 334

ТЦО(1 цикл - 200°С, 1 ч) + 900°С, 15 мин, вода 7,93 5,40 3,07 6,82 11,89 13,63 13,94 10,73 0,06

ТЦО(1 цикл - 250аС, 1 ч) + 900"С, 15 мин, вода 8,45 5,94 2,66 7,69 11,65 13,75 1336 8,82 130

ТЦО (1 цикл - 300°С, 1 ч) + 900°С, 15 мнн, вода 8,76 6,90 2,66 8,28 12,48 13,97 13,6 1,29 3,34

ТЦО(1 цикл - 425"С. Гч) + 900вС, 15 мин, вода 9,61 10,51 5,15 7,69 12.25 15,46 16,3 11,73 2,39

ТЦО (1 цикл - 700°С, 5 мин) + 900°С, 15 мин, вода 10,41 10,76 5,15 9,77 13,93 16,32 16,05 6,46 2,88

После всех видов ТЦО с окончательной закалкой в интервале испытания 100 - 200 °С коэффициент уменьшался до значений (2,66 - 5,15) х 10* град' по сравнению со значением в исходном состоянии 10,72 х 10* градМаксимально КЛР снижался в низкотемпературном интервале испытаний после ТЦО с нагревом до 200 - 250 °С и закалки до аио" 2,66x10"* град"'. При температурах испытания 400 - 450 °С коэффициент достигал значений (0,06 - 3,78)к10"6град*1.

Предварительная термоциклическая обработка с охлаждением с печью и окончательная закалка усиливали высокотемпературную аномалию КЛР и смещали низкотемпературную в сторону уменьшения температур испытания. Максимальное снижение коэффициента при 100 - 200 °С наблюдалось после 20-ти циклов ТЦО с нагревом в интервале 200 - 300 "С и закалки (с а= 10,72 х 10* град"' до а ио= 3,47 х 10* град"1) (рисунок 4).

100 ISO 200 250 300. 350 Температура испытания, "С

400 450

-Ф-без обработки, -о ТЦО(1 цикл: 150°С, 1ч) + закалка, -А- ТЦО {1 цикл: 200°С, 1 ч) + закалка, -о-ТЦО (1 цикл: 250°С, 1ч) + закалка

Рисунок 4 - Влияние предварительной термоциклической обработки с охлаждением с печью (20 циклов) и окончательной закалки (900°С,15 мин, вода) на линейное расширение серого чугуна

При температуре испытания 400 "С коэффициент уменьшился с 13,37 х 10* до (-1,27) х 10* град*1 после 20-ти циклов ТЦО с нагревом при 150 °С и

закалки. Такое же значение фиксировалось и после 20 циклов обработки в интервале 200 — 300 °С и последующей закалки.

В пятой главе приведены результаты определения содержания водорода, азота и кислорода в чугуне в связи с термической обработкой, и показаны перспективы использования результатов работы.

Газовый анализ серого чугуна проводился на приборе «Эволограф УН-9» (Швейцария) в ЦЗЛ Юргинского машиностроительного завода. Образцы из серого чугуна подвергались нагреву в интервале 100 — 1000 °С в течение 10 часов и охлаждались на воздухе. Прежде всего, следует отметить, что после нагрева при 200 "С в чугуне совершенно не определяется азот (рисунок 5). Содержание водорода плавно снижалось, а количество кислорода увеличивалось до больших значений. Другими словами, нагрев серого чугуна привел к исчезновению азота и водорода и появлению большого количества кислорода. Определялось содержание водорода в СЧ - 20 после нагрева при 80 -100 "С с длительной выдержкой до 100 ч и охлаждением на воздухе. Установлено, что до 30 ч выдержки содержание водорода уменьшалось с 9,3 до 5,8 ррш, а затем резко возрастало до 17 ррш. Влияние ТЦО на содержание водорода представлено в таблице 4. Обработка заключалась в нагреве при 80 -100 «С, далее при 400 - 450 "С, 500 - 600 °С, 700 - 750 °С, 1000 - П00 'С, выдержка при нижней и верхней температурах цикла составляла 0,5 ч, охлаждение проводили в воде. Показано, что обработка в интервалах (80 - 100) - (400 - 450) °С, (80 - 100) - (500 - 600) °С повышает количество водорода с 9,26 до 25 - 35 ррш, а в интервале (80 - 100) - (700 - 750) °С - снижает до 4,8 ррш. После ТЦО в интервале (80 - 100) - (1000 - 1100) °С содержание водорода вновь несколько возросло до 13 ррш, что можно объяснить интенсивным разложением графита при высоких температурах. Изменения содержания газов указывают на возможность их участия в образовании фазовых составляющих, которые в свою очередь влияют на КЛР.

В предыдущих разделах настоящей работы показана единая закономерность изменения коэффициента линейного расширения серого чугуна после закалки с температур 900 — 1000 °С, в том числе после окончательной закалки с предварительной термоцикл кческон обработкой. Она заключается в том, что в интервале температур испытания 50 - 450 °С существует резкое снижение КЛР при I 100 - 200 °С и 400 - 450 "С. В зависимости от режима термической обработки низкотемпературная аномалия может смещаться по оси температур влево и вправо. Более того, существует еще одна закономерность. Она заключается в том, что после резкого спада КЛР при 100 - 200 °С он также резко возрастает при 250 - 350 °С до значений, превышающих определяемые у иетерм ообработанных образцов.

Общие изменения коэффициента линейного расширения можно представить следующим образом.

О 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Температура, °С

О 100 200 300 400 500 600 700 800 900 100 Температура,°С о

а -п-содержаше азота, -0- содержание водорода; б -Д- содержание кислорода Рисунок 5 -Влияние нагрева в течение 10 ч и охлаждения на воздухе на содержание водорода, азота и кислорода в

сером чугуне

Таблица 4 - Влияние термоциклической обработки (охлаждение в воде) на содержание водорода в сером чугуне

Режим термической обработки Содержание водорода |

ррт %

без обработки - 9,3 0,00093

1 цикл — нагрев при 80 - 100 "С, 30 мин, далее при 400 - 450 °С, 30 мин, вода-всего Зцикла 5 циклов 14.4 25.5 0,00144 0,00255

1 цикл - нагрев при 80 - 100 °С, 30 мин, далее при 500 "С, 30 мин, вода - всего 5 циклов 22,0 0,00220

1 цикл -:нагрев при 80 - 100°С, 30 мин, далее при 550°С, 30 мин, вода - всего 4 цикла ■ 35,0 0,00350

1 цикл - нагрев при 80 - 100°С, 30 мин, далее при 600'С, 30 мин, вода - всего 2 цикла 5 циклов ' 19,0 32,0 0,00190 0,00320

1 цикл - нагрев при 80-100оС, 30 мин, далее при 700 - 750"С, 30 мин, вода — всего 3 цикла 5 циклов • 7,5 .......: 4,8 0,00075 0,00048

1 цикл - нагрев при 80 - 100 °С, 30 мин, далее при 1050 "С, 30 мин, вода — всего 4 цикла - 13,0 0,00130

При более высоких нагревах до 250 - 350 °С происходит, активное перемещение атомов азота. Общий вклад движения атомов водорода и азота в расширение чугуна "выражается в виде значительного повышения значений КЛР. В то же время, процессы перераспределения и взаимодействия водорода, азота и кислорода могут сопровождаться процессами перераспределения углерода. При нагреве образцов в дилатометре происходят процессы распада пересыщенного раствора углерода, водорода и азота в железе, и аномальные температурные интервалы 100 — 200°С и250-350°С соответствуют первой и второй его стадии. При этом при температурах испытания 100 — 200 °С происходит образование мартенсита - отпуска с меньшей степенью тетрагональности решетки и выделение большого числа дисперсных частиц цементита, что сопровождается уменьшением объема и, соответственно, уменьшением коэффициента линейного расширения. При температуре испытания 250 - 350°С протекает превращение остаточного аустенита, что приводит к увеличению объема решетки и, соответственно, КЛР. При дальнейшем повышении температуры испытания до 400 - 450 "С водород и

азот связываются в соединение N11), либо дополнительно взаимодействуют с кислородом с образованием НЫСН или ^ЬРО«. В связи с этим в структуре чугуна образуются дисперсные частицы продуктов взаимодействия водорода, азота и кислорода, которые препятствуют расширению металлической матрицы- Это и дает снижение коэффициента линейного расширения до очень низких значений по сравнению С исходными. ■ ■

СРАВНЕНИЕ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ СЕРОГО ЧУГУНА С

И Н В АРНЫМИ СПЛАВАМИ И ЛЕГИРОВАННЫМИ

СПЕЦИАЛЬНЫМИ ЧУГУНАМИ

1) Сравнение с легированными специальными чугунами. В таблице 5 приведены данные по плотности и КЛР некоторых типов специальных легированных чугунов, После 20 циклов термоциклической обработки значение КЛР серого чугуна достигает значений порядка 3,4 х Ю^град'1 при температурах испытания 50 - 100 °С, в то время как значения КЛР ЖЧС - 5,5, ЖЧЮШ - 22, ЖЧХ -30, ЧН15Д7Х2, лежат в интервале (9 - 19 ) х Ю*4 град*1. Следовательно, серый чугун может быть достойным конкурентом специальным чугунам, содержащим большое количество легирующих элементов.

2)Сравнение с инварами. До настоящего времени продолжается совершенствование и расширение составов инварных сплавов. Получают распространение новые сплавы на основе хрома, титана, марганца, ниобия с добавлением благородных И редкоземельных металлов. Так как усложнение состава влечет за собой усложнение термической и механической обработки -конечная стоимость сплава также многократно возрастает. При выборе материала стоимость подчас играет определяющую роль, поэтому разработка недорогих сплавов с иварными свойствами весьма актуальна.

Таблица 5 -Плотность и коэффициент линейного расширения серого чугуна н специальных легированных чугунов

| Тип чугуна Химический состав, % (по массе) Плотность рх 10 , кг/м а1<мх 10 е, град"1

ЖЧС-5,5 С -2,4-3,2; $¡-5,0-6,0; Мп -0,5-1,2;Сг -0,5-0,9 6,9-7,2 12-14

ЖЧЮ-22 ■ ЖЧЮШ-22 С-1,6-2,5; ЭМ,0-2,0 Мп -0,4-0,8;А1 -19-25 5,6-6,0 16-20

жчх-зо С -2,4-3,0; Б1-1,0-2,0 Мп -0,7; Сг -28-32 7,3-7,6 9-10

: ЧН15Д7Х2 (нирезист) С -2,79; $1-1,93 Мп -0,89; N¡-14,62; Сг-2,11; Сц-7,16 ■ ?.4-7,б 17-19

! СЧ-20* С-3,65; 81-1,77 Мп -0,56 7,2 3,4 "

* Собственные данные (СЧ-20 после 20 циклов термоииклической обработки (1 цикл * 90СГ*С, 5 мин,

печь)

Таблица 6 -Сравнение линейного расширения сплавов на основе Ре -ЬП и чугуна СЧ-20

Сплав Химический состав*1, % СреднийКЛРх10|'град" винтервале ' температур испытания, °С Примечание

Ni Со прочие 20-300 20-400 20-500

38НКД 37.5-38,5 4,5-5.5 Си-4,5-5,5 7,0-8,0 7,0-8,0 - 8,0-9,0 Спаи со стеклом С72-1, С76-1

47НД 4648 - Си-4,5-5,5 9,2-10,2 9,2-10,2 9,8-10,8 Спаи со стеклом С87-1, С89-2, С90-1

47НХР 46-48 - Сг-4,5-6,0 В-0,02 8,5-9,5 9,2-10,2 9,8-10,8 Спаи со стеклом С87-1, С89-2, C90-I

47НХ*1 46-47,5 - Сг-0,7-1,0 - 8,0-9,0 - Спаи со стеклом С76-4, ; С82-2

34НК 33,5-34,5 11,5-12,5 - 5,2-6,1 5,1-6,0 6,0-7,0 Спаи керамикой 22ХС

42Н .41,5-42,5 - 4,5-5,0 Не ■ нормируется Спаи с керамикой

52Н .■ : 51-53 - . * 9,6-10,6 9,6-10,6 ! 9,8-10,8 Герметизированные реле

58H*J 57,5-59,5 ■ - ■ - ' 10,8-11,5 ■ - - Штриховые меры, линейки прецизионных станков

18ХТФ - - Сг-17-19 Ti -0,4-0,8 V-0,25-0,45 - - ■ 11,0-11,4 Спаи со стеклом С89-2, С90-1

СЧ-20'4 С-3,65; Si-1,77; Мп -0,56 8,4 7,8

Сплавы содержат мшшыаиьное количество примесей (С £ 0.05%. ¡>15 03%. Мп й0.4%. К и Рй 0,02/о,осталько« Ре):

Данные в интервале температур 20-450°С; Данные в интервале температур 20-40°С; *4 Собственные данные (СЧ-20 после 20 циклов

ТЦО (I цикл -150°С. 1 ч, печь) + 90С°С, 15 мин. вода)

Одним из таких материалов может быть серый литейный чугун. Результаты, приведенные в таблице 6, подтверждают это положение. Как видно, КЛР серого чугуна после предложенных. в работе способов термической обработки составляет 9,1 х 10"*, 8,4 х 1С4, 7,8 x l 0"* град"1 в интервалах испытания 20 - 300, 20 - 400 и 20 - 500°С соответственно. Это сопоставимо со значениями коэффициента линейного расширения сплавов 47НД, 47НХР, 52Н, 58Н, 18ХТФ, имеющих в своем составе от 47 до 59% никеля, до 12% кобальта и до 19% хрома. Следовательно, серый чугун может стать перспективным и дешевым материалом, способным заменить многие ннверные сплавы на основе железа, • ¿ ■ " ' ■ ■

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1) Проведен обзор современных положений по строению, свойствам и видам обработки серого чугуна. Сделано заключение, что недостаточно изученным остался вопрос о влиянии термической обработки на линейное расширение серого чугуна. : .

2) Установлено, что обработка, включающая нагрев в интервале 900 -1000°С, оказывает сходное влияние на линейное расширение серого чугуна -создает аномалии КЛР в интервалах температур испытания 100 - 200 к 400 -450°С. После закалкн с 900 °С в масло с временем выдержки 5 мин КЛР достигал значений а^оо = 4,95 х 10"* град'1 по сравнению со значением без обработки allcs = 11,74 х Ю"6 град*1 при температуре испытания 200 °С. Впервые для серого чугуна обнаружено развитие процессов сжатия после закалки с 900 6С в масло с выдержкой в течение 30 мин (а = -2,13 х lo"4 град'1) при температуре испытания 400 °С. После закалки с 1000 "С в воду при температуре испытания 150 °С КЛР уменьшался с 10,72 х 10й град*1 до значений (1,74 - 4,53) х 10"4 град*'. Закалка с 1000 °С с временем выдержки в 5 мин снижала КЛР до отрицательных значений (-2,07) х 10"6 град"1 при t^a 400 °С.

3) Весьма важной для приборной техники явилась установленная возможность снижать коэффициент до значений 3,38 х 10"* град1 в температурном интервале испытания 50 — 100 ®С с помощью многократной ТЦО при 900 - 950 °С (20 циклов) с охлаждением с печью.

4) Нулевые и отрицательные значения коэффициента линейного расширения были получены после применения предварительной термоцнклической обработки и окончательной закалки. Наиболее сильное влияние оказало предварительное . двадцатикратное термоциклированне с охлаждением с печью и окончательная закалка. После обработки по режиму: 20 циклов ТЦО (1 цикл - 150 - 200 °С, I ч печь) + 900 °С, 15 мин, вода, коэффициент достигал значений а^ = -1,27 х 10"6град"'.

5) Впервые доя серого чугуна установлено, что цементация и окончательная закалка способствуют развитию процессов сжатия до а «= -O.SSxlO"4 град'1 при температуре испытания 450 "С. Показано, что аномальное

снижение коэффициента линейного расширения связано с изменением газосодержания. Предложен гипотетический механизм изменения коэффициента линейного расширения в связи с термической обработкой.

б) Проведено сравнение линейного расширения серого чугуна с линейным расширением инварных сплавов и специальных легированных чу гунов. Установлено, что серый чугун, обработанный по предложенным режимам термической обработки, имеет самый низкий КНР по сравнению с такими чугунами, как ЖЧС - 5,5, ЖЧЮЩ - 22, ЖЧХ -30, ЧН15Д7Х2, легированными большим количеством хрома и никеля, и по значениям KJIP не уступает инварным сплавам типа 47НД, 47НХР, 52Н, 58Н, 18ХТФ. Сделано заключение, что серый чугун может быть достойным конкурентом специальным высоколегированным чугунам по значениям плотности и коэффициента линейного расширения. Отмечена перспективность применения серого чугуна в качестве одного из материалов для приборной техники.

РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Афанасьев В.К. Высокопрочный, чугун с глобулярным графитом: Учебное пособие /В.К. Афанасьев, С.Н. Горлова (С.Н.Старовацкая), Е.В. Кузнецова, A.B. . Софрошенков, Г.Е. Громов. — Новокузнецк: Изд. СибГИУ, 2003. - 76 с.

2. Афанасьев В.К. Термическая обработка серого чугуна: Учебное пособие /

B.К. Афанасьев, Е.В. Кузнецова, С.Н. Горлова (С.Н. Старовацкая), A.B. Софрошенков, Г.Е. Громов. - Новокузнецк: Изд. СибГИУ, 2004. - 60с.

3. Афанасьев В. К. Некоторые особенности влияния термической обработки на микроструктуру высокопрочного чугуна 1 В.К. Афанасьев, С.Н, Горлова (С. Н. Старовацкая) // Металлургия: реорганизация, управление, инновации, качество: Труды Всероссийской научно-практической конференции.; Под ред. С. М. Кулакова.- Новокузнецк: СибГИУ, 2003 г.-

C. 56 - 59.

4. Мышляев Л.П. Натурно -модельная оптимизация режимов термической обработки высокопрочного чугуна / Л.П. Мышляев, В.К. Афанасьев, С.Н. Горлова (С.Н. Старовацкая), A.C. Киселев // Информационные технологии в экономике, науке, образовании: Труды IV Всероссийской научно — практической конференции. 22-23 апреля 2004.- Бийск.- С. 15. 18.

5. Афанасьев. В.К. О роли водорода в доменном процессе получения чугуна / В.К. Афанасьев, С.Н. Горлова (С.Н. Старовацкая), Е.В. Кузнецова, A.B. Сочнев, Б.А. Кустов// Обработка металлов.-№ 4 (25).-2004.-С.15-18.

6. Горлова С.Н. (Старовацкая С.Н.) Особенности влияния низкотемпературного нагрева в интервале 80-100°С на структуру и свойства серого чугуна / С.Н. Горлова (С.Н. Старовацкая), H.A. Бидей // Металлургия: технологии, реинжиниринг, управление, автоматизация:

. |

\

\ •

I

Труды Всероссийской научно-практической конференции.; Под ред. С. М. Кулакова.- Новокузнецк: СибГИУ, Новокузнецк, 2004.- С.76 - 79.

7. Горлова С,Н. (Старовацкая С.Н.) О перераспределении графита в процессе термоциклировання серого чугуна i С.Н. Горлова (С.Н. Старовацкая) // Наука и молодежь; проблемы, поиски, решения: Труды Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых.; Под ред. С.М. Кулакова. - Новокузнецк СибГИУ, 2005.- Вып.9.-Технические науки,- С.235.

8. Афанасьев В.К. Влияние продувки расплава газообразными веществами на поведение доменного чугуна при термической обработке / В.К. Афанасьев, С.Н. Горлова (С.Н. Старовацкая), Е.В. Кузнецова, A.B. Сочнев, Б.А, Кустов // Обработка металлов,- № 2(27).-2005.-С.6-9.

9. Афанасьев В.К. Способ термоциклической обработки серого чугуна. Диплом 1 степени / В.К. Афанасьев, Е.В, Кузнецова, С.Н. Горлова ( С.Н. Старовацкая), В.Н. Толстогузов, А.П. Подольский // Инновации и изобретения года. Материалы регионального конкурса Администрации Кемеровской области. Кузбасс. Торгово-промышленная палата. Кемерово, 2005,-С. 16.

10. Горлова С.Н. (Старовацкая С.Н.) Вл ияние термоциклической обработки на лннейное расширение серого чугуна / С.Н. Горлова (С.Н. Старовацкая), Е.В. Кузнецова // Металлургия: технологии, реинжиниринг, управление, автоматизация: Труды Всероссийской научно-практической конференции.; Под ред. С. М. Кулакова,-Новокузнецк: СибГИУ, Новокузнецк, 2005,- С. 104 - 105.

11. Старовацкая С.Н. Влияние термоциклического отжига в интервале 500-600°С на структуру и свойства серого чугуна / С.Н. Старовацкая, ЕЛ. Трощенкова // Металлургия: технологии, реинжиниринг, управление, автоматизация: Труды Всероссийской научно-практической конференции.; Под ред- С. М. Кулакова.- Новокузнецк: СибГИУ, Новокузнецк. 2005.-С. 108- 112.

12. Афанасьев В.К. Разработка чугунного деревообрабатывающего инструмента / В.К. Афанасьев, AB. Кольба, A.A. Золотовский, М.В. Масляев, В.Н. Толстогузов, С.Н. Старовацкая // Вестник Российской Академии Естественных Наук. Западно-Сибирское отделение.- Вып. Кя8.-Кемерово, 2006.-С. 135-143.

13.Афанасьев В.К, Об особенностях линейного расширения серого чугуна /

B.К. Афанасьев, С.Н. Старовацкая, В.Н. Толстогузов // Металлургия •машиностроения.- № 3.-2006.-С.1Э-16.

14.Афанасьев В.К. О возможности получения чугунных инваров/ В.К. Афанасьев, С.Н. Старовацкая, В.Н. Толстогузов // Обработка металлов,-Ла 2(31 ),-200б.- С.28-30.

15.Афанасьев В.К. О линейном расширении серого чугуна / В.К. Афанасьев,

C.Н, Старовацкая //Изв. Вузов. Черная металлургия,- № 8.- 2006,- С.52-53.

Изд. лиц. №01439 от 05.04.2000. Подписано печать ^Лад. Формат бумаги 60x84 1/16. Бумага писчая. Печать офсетная. Усл. печ. л, 1,3. Уч.-изд.л. 13- Тираж 100 экз. Заказ „

> Сибирский государственный индустриальный университет. : ■ 654007, г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42

Издательский центр СибГИУ

• Введение.

1 Состояние вопроса (литературный обзор).

1.1 Общие сведения о чугуне.

1.2 Физико-механические свойства серого чугуна.

1.2.1 Физические свойства.

1.2.2 Механические свойства.

1.3 Влияние водорода, азота и кислорода на структуру и свойства серого чугуна.

1.3.1 Водород.

1.3.2 Азот.

1.3.3 Кислород.

1.3.4 Совместное действие водорода, азота и кислорода.

1.4 Общие сведения о линейном расширении чугунов и инваров.

1.4.1 Чугуны.

1.4.2 Инвары. , 1.5 Виды термической обработки серого чугуна.

1.5.1 Термическая обработка.

1.5.2 Термоциклическая обработка.

1.5.3 Химико-термическая обработка.

1.6 Выводы.

2 Материал и методика исследований.

2.1 Материал исследования.

2.2 Термическая обработка.

2.3 Определение содержания водорода, азота и кислорода.

2.4 Исследование микроструктуры.

2.4.1 Металлографический анализ. ф 2.4.2 Количественный металлографический анализ.

2.5 Определение механических свойств.

2.6 Определение коэффициента линейного расширения. ^ 2.7 Определение плотности.

3 Влияние низкотемпературной термической обработки на линейное расширение серого чугуна.

3.1. Обработка с нагревом в интервале 80 - ЮОЯС.

3.2 Обработка с нагревом в интервале 400

3.3 Обработка с нагревом в интервале 500

3.4 Выводы по главе.

4 Влияние высокотемпературной термической обработки на линейное

• расширение серого чугуна.

• • I

4.1 Термоциклическая обработка.

4.1.1 Обработка с нагревом в интервале 700 - 750 ЧС.

4.1.2 Обработка с нагревом в интервале 900 - 950 ЧС.

4.2 Влияние температуры, времени, среды нагрева и охлаждения в интервале 900- 1000 ЯС.

4.2.1 Термоциклическая закалка.

4.2.2 Влияние времени нагрева под закалку.

4.2.3 Закалка серого чугуна, предварительно подвергавшегося нагреву в среде карбюризатора.

4.3 Влияние нагрева в стекле при 950 ЧС.

4.4 Совместное влияние термоциклической обработки и окончательной закалки.

4.5 Влияние нагрева в интервале 700 - 1000*0.

4.5.1 Влияние времени нагрева при 700 ЧС.

4.5.2 Термоциклическая обработка в интервале 700 - 1000 V.

4.5.3 Термоциклическая обработка в интервале 980 - 1020 ЯС. ф 4.6 Выводы.

• * s

5 Перспективы использования результатов работы.

5.1 Об участии водорода, азота и кислорода в формировании свойств чугуна.

5.2 Сравнение линейного расширения и плотности серого чугуна и

• • I специальных чугунов.

5.3 Сравнение линейного расширения серого чугуна и инваров.

5.4 Выводы.

Актуальность работы. Развитие современного материаловедения -предусматривает постоянный поиск новых материалов с более высокими свойствами по сравнению с имеющимися. Особенно актуальной в последнее время является разработка металлических сплавов с низким коэффициентом линейного расширения. Эта задача в настоящее время решается двумя способами.

Во-первых, совершенствованием инварных сплавов за счет усложнения их химического состава. Существуют сплавы на основе кобальта, содержащие 52 % Со, 37 % Fe и 11 % Сг, сплавы с драгоценными металлами на основе систем Fe - Pt, Fe - Pd с содержанием 25 % Pt и 31 % Pd соответственно. Естественно, что с таким составом они могут иметь лишь ограниченное применение. Кроме того, для таких сплавов применяют сложную термическую обработку после предварительной холодной или горячей пластической деформации, а в сочетании со стоимостью легирующих элементов окончательная цена изделия резко повышается. Железные сплавы с малым коэффициентом линейного расширения известны уже более ста лет. Первый инвар был получен Ш. Гильомом в 1889 г., он содержал 35 % никеля, остальное - железо. Но до настоящего времени природа инварного эффекта не выяснена.

Во-вторых, продолжается интенсивная разработка легких сплавов на основе системы алюминий- кремний с применением нетрадиционных легирующих элементов - водорода, азота, фосфора, фтора.

В конструкциях, где вес не является определяющим, железо еще долго будет основой металлических сплавов. Прежде всего, это лазерная, микроволновая, вакуумная техника и точное приборостроение.

В связи с этим, необходимы другие способы получения железных сплавов с низкими значениями коэффициента линейного расширения и с простой технологией их обработки. Одним из путей решения такой задачи может быть использование серого чугуна. Несмотря на то, что этот материал давно известен, ресурс его свойств еще не выработан, а возможности термической обработки в их улучшении еще не исчерпаны. Например, практически не изученным остался вопрос о воздействии термической обработки на линейное расширение серого чугуна. В случае разработки режимов термической обработки, снижающих коэффициент линейного расширения, серый чугун может стать самым перспективным и дешевым материалом, способным заменить многие легированные сплавы на основе железа.

Цель работы. Изучить основные закономерности влияния термической обработки на линейное расширение серого чугуна. Разработать режимы ф термической обработки серого чугуна, позволяющие получить наиболее низкие значения коэффициента линейного расширения.

Задачи работы.

1) Изучить влияние низкотемпературной термоциклической обработки с нагревом в интервалах 80 - 100 °С, 400 - 450 °С и 500 - 600 °С с охлаждением в воде, кипящей воде, на воздухе и с печью на линейное расширение серого чугуна.

2) Изучить влияние высокотемпературной термоциклической обработки с нагревом в интервалах 700 - 750 °С и 900 - 950 °С с охлаждением в различных средах на коэффициент линейного расширения.

3) Исследовать воздействие высокотемпературного нагрева в интервале 900 Щ - 1000 °С с охлаждением в масле, воде и кипящей воде на изменение коэффициента линейного расширения.

4) Разработать способы совместной термоциклической обработки и окончательной закалки, наиболее эффективно снижающие коэффициент линейного расширения. t

5) Провести сравнение линейного расширения серого чугуна с линейным расширением специальных легированных чугунов и прецизионных сплавов с минимальным коэффициентом линейного расширения.

Научная новизна.

1) Проведен систематический анализ влияния термической обработки на линейное расширение серого чугуна в интервале температур испытания 50 - 450 °С. Разработан ряд режимов термической обработки серого чугуна, эффективно снижающих коэффициент линейного расширения. ^ 2) Установлено, что KJIP серого литейного чугуна после проведения термоциклического отжига при 900 - 950 °С может снижаться до (Х50-100 = 3,4 х 10"6 град"1 в интервале температур испытания 50 - 100 °С.

3) Впервые установлено наличие аномалий линейного расширения серого чугуна после термоциклической закалки с 900 - 950 °С, закалки с 900 -1000 °С, совместной термоциклической обработки и окончательной закалки, которые характеризуются резким снижением KJIP при t„cn 100 -200°С и 400 - 450 °С до нулевых значений.

4) Впервые установлено наличие аномалий линейного расширения серого • чугуна при температурах испытания 400 - 450 °С, при которых происходит сжатие до а = - (2,1 -г 1,3) х 10"6 град"1. 5) Показано, что после применения предложенных в работе режимов <щ термической обработки серый чугун может иметь более низкие значения

KJIP по сравнению со многими специальными легированными чугунами и сравнимые с KJTP некоторых инварных сплавов на основе системы Fe - Ni.

Практическая значимость. Предложенные способы термической обработки серого чугуна позволяют получать низкие значения коэффициента линейного расширения на уровне инварных сплавов и могут быть использованы в точном машиностроении и приборостроении, где требуется низкий коэффициент линейного / расширения. Результаты диссертации внедрены в учебный процесс в виде учебных пособий, применяющихся при обучении студентов специальностей «Физика металлов» и «Металловедение и термическая обработка металлов», ф Защищаемые положения. На защиту выносятся:

1) закономерности влияния термической обработки на линейное расширение серого чугуна в интервале температур испытания 50 - 450 °С;

2) результаты влияния термоциклической обработки с нагревом в интервале 900 - 950 °С, закалки с 900 - 1000 °С, совместной термоциклической обработки и закалки предварительно цементированного чугуна на его KJIP;

3) результаты сравнения линейного расширения серого чугуна с линейным ' ' - расширением специальных чугунов и инваров.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на следующих конференциях: Всероссийской научно -практической конференции «Металлургия: реорганизация, управление, инновации, качество» (Новокузнецк, 2003.г); IV Всероссийской научно -^ практической конференции «Информационные технологии в экономике, науке, образовании» (Бийск, 2004 г.); Всероссийской научно-практической конференции «Металлургия: технологии, реинжиниринг, управление, автоматизация» (Новокузнецк, 2004, 2005 г.).

Публикации. Результаты, изложенные в диссертации, опубликованы в 15 печатных работах, в том числе в 2 учебных пособиях. . , , Структура и объем работы. Диссертация изложена на 207 страницах машинописного текста, состоит из введения, 5 глав, общих выводов, приложения, содержит 53 таблицы, 59 рисунков и список литературы из 147 наименований.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

4 1) Проведен обзор современных положений по строению, свойствам и видам обработки серого чугуна. Сделано заключение, что совершенно не изученным остался вопрос о влиянии термической обработки на линейное расширение серого чугуна.

2) Установлено, что обработка включающая нагрев в интервале 900 - 1000 °С, оказывает сходное влияние на линейное расширение серого чугуна -создает аномалии КЛР в интервалах температур испытания 100 - 200 и 400 -450 °С.

После закалки с 900 °С в масло с временем выдержки 5 мин КЛР достигал значений а2оо = 4,95 х 10'6 град"1 по сравнению со значением без .А , обработки aHtx = 11,74 х 10'6 град"1 при температуре испытания 200 °С.

Впервые для серого чугуна обнаружено развитие процессов сжатия после закалки с 900 °С в масло с выдержкой в течение 30 мин (а = -2,13 х 10" 6 град"1) при температуре испытания 400 °С.

После закалки с 1000 °С в воду при температуре испытания 150 °С КЛР уменьшался с 10,72 х 10'6 град"1 до значений (1,74 - 4,53) х 10'6 град"1. Закалка с 1000 °С с временем выдержки в 5 мин коэффициент снижала КЛР до отрицательных значений (-2,07) х 10'6 град"1 при tHU1 400°С.

3) Весьма важной для приборной техники явилась установленная возможность снижать коэффициент до значений 3,38 х 10"6 град"1 в ,температурном интервале испытания 50 - 100 °С с помощью многократной

ТЦО при 900 - 950 °С (20 циклов) с охлаждением с печью.

4) Нулевые и отрицательные значения коэффициента линейного расширения были получены после применения предварительной термоциклической обработки и окончательной закалки. Наиболее сильное влияние оказало предварительное двадцатикратное термоциклирование с охлаждением с печью и окончательная закалка. После обработки по режиму: 20 циклов ТЦО (1 цикл: 150 - 200 °С, 1 ч, печь) + 900 °С, 15 мин, вода, коэффициент достигал значений а400 =-1,27 х 10"6град"'. , ,

5) Впервые для серого чугуна установлено, что цементация и окончательная закалка способствуют развитию процессов сжатия до а = -0,88 х 10'6 град"1 при температуре испытания 450 °С.

6) Термоциклическая обработка в интервале 700 - 1000 °С способствовала уменьшению количества графита после 2-4 циклов с 19,3 до 7, 2- 7,8 %, а 'также снижала КЛР чугуна в температурных интервалах испытания 100 -250 °С и 350-450°С после 4 циклов, причем после 2 циклов обработки аномалия при tHul 100 - 250 °С не образовывалась. При 150 °С коэффициент уменьшался с 10,6 х 10'6 град"1 до 8,16 х 10'6 град"1, а при температурах испытания 400-450°С-с (13,6-13,7) х 10"6до (8,82 - 8,97) х 10"6 град"1.

7) Изучено влияние термической обработки на изменение содержания водорода, азота и кислорода в сером чугуне. Показано, что аномальное снижение коэффициента линейного расширения связано с изменением газосодержания. Установлено, что серый чугун, обработанный по предложенному режиму (20 циклов ТЦО (1 цикл: 900°С, 5 мин, печь)), имеет самый низкий КЛР по сравнению с такими чугунами, как ЖЧС - 5,5, ЖЧЮШ - 22, ЖЧХ -30, ЧН15Д7Х2, легированными большим количеством хрома и никеля. Сделано заключение, что серый чугун может быть достойным конкурентом специальным высоколегированным чугунам по значениям плотности и коэффициента линейного расширения.

Проведено сравнение линейного расширения серого чугуна и прецизионных сплавов. Отмечена перспективность применения серого чугуна в качестве одного из материалов для приборной техники.

1. Чугун. Справ, изд. / Под ред. А.Д. Шермана, А.А. Жукова,- М.: Металлургия, 1991.-576 с.

2. Неижко И. Г. Графитизация и свойства чугуна / И. Г. Неижко. Киев: Наукова думка, 1989.-205 с.

3. Гиршович Н. Г. Кристаллизация и свойства чугуна в отливках / Н. Г. Гиршович. М.: Машиностроение, 1966.- 562 с.

4. Справочник по машиностроительным материалам. Т.З. Чугун / Под ред. Г.И. Погодина Алексеева. - М.: Машгиз, 1959.- 357 с.

5. Афанасьев В.К. Прогрессивные способы повышения свойств доменного чугуна / В.К. Афанасьев, Р.С. Айзатулов, Б.А. Кустов.- Кемерово: Кузбассвузиздат, 1999. 258 с.

6. Костин П.П. Физико-механические испытания металлов, сплавов и неметаллических материалов / П.П. Костин.- М.: Машиностроение, 1990.- 256 с.

7. Золоторевский B.C. Механические свойства металлов / B.C. Золоторев-ский. М.: МИСИС, 1998. - 399 с.

8. Фридман Я.Б. Механические свойства металлов. 4.2. / Я.Б. Фридман. М.:

9. Машиностроение, 1974. 368 с.

10. Лакомский В.И. Газы в чугунах / В.И. Лакомский, В.И. Явойский. Киев: Гостехиздат УССР, 1960.-175 с.

11. Шаповалов В.И. Влияние водорода на свойства железоуглеродистых сплавов / В.И. Шаповалов. М.: Металлургия, 1982. - 232 с.

12. Леви Л.И. Азот в чугуне для отливок / Л.И. Леви. М.: Машиностроение, 1964.- 231 с.

13. Гиршович Н.Г. Влияние продувки газами на структуру и свойства чугуна / Н. Г. Гиршович, Л.Р. Штейнберг // Литейное производство. 1966. - №4. -С.22-23.

14. Королев М.Л. Азот как легирующий элемент / М.Л. Королев,- М.: Металлургиздат, 1961.-164 с.

15. Гудремон Э. Специальные стали. В 2т. / Э. Гудремон. М.: Металлургиздат, 1966.- 1640 с.

16. Галактионова Н.А. Водород в металлах / Н. А. Галактионова.- М.: Металлургия, 1967.- 304 с.

17. Мороз Л.С. Водородная хрупкость металлов / Л.С. Мороз, Б.Б. Чечулин. -М.: Металлургия, 1967.- 256 с.

18. Карпенко Г.В. Влияние водорода на свойства стали / Г.В. Карпенко, Р.И. Крипякевич.- М.: Металлургиздат, 1962. 200 с.

19. Колачев Б.А. Водородная хрупкость цветных металлов / Б.А. Колачев.- М.: Металлургия, 1966.- 256 с.

20. Колачев Б.А. Сплавы накопители водорода / Б.А. Колачев, Р.Е. Шалин, А.А. Ильин.- М.: Металлургия, 1995. - 384 с.

21. Морозов А.Н. Водород и азот в стали / А.Н. Морозов. М.: Металлургиздат, 1950.- 258 с.

22. Аверин В.В. Азот в металлах / В.В. Аверин, А.В. Ревякин, В.И. Федорченко, JI.H. Козина.- М.: Металлургия, 1976. 224 с.

23. Леви Л.И. Азот в чугуне, обработанном кислородом/ Л.И. Леви // Литейное производство. 1963. - №9. - С.23-26.

24. Склюев П.В. Водород и флокены в крупных поковках / П.В. Склюев. М.: Машгиз, 1963.-188 с.

25. Хансен М. Структуры двойных сплавов. Пер. с англ. Т. 1./ М. Хансен, К. Андерко- 1952.- 107 с.

26. Справочник по чугунному литью / Под. ред. Н.Г. Гиршовича. М.: Металлургия, 1978. - 758 с.

27. Богачев И.Н. Металлография чугуна / И.Н. Богачев. М.: Машгиз, 1952. -366 с.

28. Шаповалов В.И. Взаимодействие водорода как легирующего элемента с железоуглеродистыми сплавами, железом и его аналогами: Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук/ В.И. Шаповалов. Днепропетровск: ДМеТИ, 1979. - 50 с.

29. Шаповалов В.И. О диаграмме состояния Fe-C-H / В.И. Шаповалов В.И., JI.M. Полторацкий // Изв. вуз. Черная металлургия.-1978. №6. - С. 17-19.

30. Шаповалов В.И. Водород как легирующий элемент / В.И. Шаповалов // МиТОМ. 1985. - №8. - С. 13-17.

31. Носков Б. А. Водородонасыщение и жидкотекучесть чугуна / Б. А. Носков, А. В. Каширский // Литейное производство. 1962. - № 11. - С. 32-33.

32. Леви Л.И. Влияние условий ваграночной плавки на содержание водорода в чугуне / Л.И.Леви, А.Н. Александрова // Литейное производство. -1971. №3. - С.38.

33. Феломешкина Л.И. Влияние водорода на структуру доэвтектического чугуна / Л.И. Феломешкина // Литейное производство. 1975. №10. С.5-6.

34. Ленченко Н.А. Исследование кинетики графитизации наводороженных азотистых чугунов / Н.А. Ленченко // Изв. вуз. Черная металлургия. -1986.-№12.-С. 79-81.

35. Гольдшмидт X. Дж. Сплавы внедрения. Т.1./ X. Дж. Гольдшмидт М.: Мир, 1971.-423 с.

36. Леви Л.И. Азот в чугуне / Л.И. Леви // Литейное производство. 1955. -№6. - С. 22-25.

37. Леви Л.И. Влияние азота на образование отбела и переходной зоны в сером чугуне / Л.И. Леви, П.Ш. Паттихал // Изв. вуз. Черная металлургия. 1965. - №5. - С. 168-172.

38. Бауман Б.В. Влияние азота на структуру и механические свойства серого чугуна / Б.В. Бауман // Литейное производство. 1957. - №8. -С.24-27.

39. Кошель В.П. Влияние азота на свойства чугуна // Литейное производство.- 1971.-№4. С. 11-12.

40. Бадер Э.И. Азот в ковком чугуне / Э.И. Бадер, Е.А. Васильев //Литейное производство. -1971. №3. - С.31-32.

41. Левинский Ю.В. Диаграммы состояния металлов с газами / Ю.В. Левин-ский. М.: Металлургия, 1975. - 296 с.

42. Бурцев В.Т. О растворимости кислорода в железоуглеродистых расплавах / В.Т. Бурцев, В.И. Артемов // Изв. вуз. Черная металлургия. 1972. - №3. -С. 28-31.

43. Анучкин А. М. Измерение концентрации кислорода, растворенного в тантале / А. М. Анучкин, А. К. Волков, И. П. Кидин, М. А. Штремель // Изв. вуз. Черная металлургия.- 1970. № 1. - С. 16-17.

44. Леви Л.П. О содержании газов в ковком чугуне /Л. П. Леви, Э. И. Бадер,

45. A. Я. Сиротин //Изв. вуз. Черная металлургия. 1964.-№ 7,- С. 21-23.

46. Леви Л.И. Удаление вредных примесей чугуна обработкой его кислородом / Л. И. Леви, И. А. Дафинов // Изв. вуз. Черная металлургия.- 1969. № - 3.- С. 20-21.

47. Леви Л. И. Влияние обработки кислородом на графитизацию и свойства ковкого чугуна / Л. И. Леви, Э. И. Бадер // Литейное производство. -1965. -№ 11. -С. 31.

48. Леви Л. И. Азот в чугуне, обработанном кислородом/ Л. И. Леви // Литейное производство. 1965. -№9. - С. 23-26.

49. Кузьмин И.В. Раздельное влияние газов на структуру чугуна / И.В. Кузьмин, В.П. Чернобровкин, А.А. Ананьин // Изв. вуз. Черная металлургия. 1963. - № 6. - С. 161 -167.

50. Гречный Я.В. Влияние водорода и азота на графитизацию белых чугунов / Я.В. Гречный Я.В. // Изв. вуз. Черная металлургия. 1962. - №5. - С. 153-160.

51. Методы испытания, контроля и исследования машиностроительных материалов. Справ, изд. Т.1./ Под ред. А.Т.Туманова, С.Т.Кишкина. -М.: Машиностроение, 1971.-554 с.

52. Новикова С.И. Тепловое расширение твердых тел / С.И. Новикова. М.: Наука, 1974.- 424 с.

53. Лившиц Б.Г. Физические свойства металлов и сплавов / Б.Г. Лившиц,

54. B.C. Крапошин, Я.Л. Линецкий. М.: Металлургия, 1980.- 320 с.

55. Афанасьев В.К. Водород и свойства сплавов алюминия с кремнием / В.К. Афанасьев, И.Н. Афанасьева, М.В. Попова. Абакан: Хакасское кн. Издательство, 1998. - 178 с.

56. Афанасьев В.К. Легкие сплавы с малым тепловым расширением / В.К. Афанасьев, М.В. Попова, А.А. Ружило, Кемерово: Кузбассвузиздат, 2000.- 376 с.

57. Довгалевский Я.М. Чугуны с особыми свойствами / Я.М. Довгалевский.-М.: Металлургиздат, 1957.- 198 с.

58. Конструкционные материалы: Справ, изд. / Под. ред. Б.Н. Арзамасова, В.А. Бромстрема, Н.А. Буше и.др.-М.: Машиностроение, 1990.- 668 с.

59. Чибряков М.В. Разработка способов обработки расплава для получения чугуна без выделений графита: Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук / М.В. Чибряков.- Новокузнецк: СибГИУ, 2000.- 43с.

60. Чибряков М.В. Особенности обработки расплава чугуна твердыми веществами / М.В. Чибряков, В.А. Коинов, А.В. Кольба // Литейное производство. 2000. - №3. - С. 11-12.

61. Афанасьев В.К. Об анаомалии линейного расширения доменного чугуна / В.К. Афанасьев, Г.В. Туева, О.С. Максюкова // Изв. вуз. Черная металлургия. 2000. - №8. - С. 48-50.

62. Афанасьев В.К. Перспективы развития режущего инструмента в условиях Кузбасса / В.К. Афанасьев, М.В. Чибряков// Вестник РАЕН. Зап.- Сиб. Отделение. Вып.2. - 1999. - С. 41-43.

63. Афанасьев В.К. О некоторых особенностях производства чугуна для инструмента (сообщение 1) / В.К. Афанасьев, А.В. Кольба, М.В. Чибряков // Инструмент Сибири. 2000. - №6. - С.4-7.

64. Справочник металлиста. Т.2./ Под. ред. А.Г. Рахштадта, В.А. Бромстрема М.: Машиностроение, 1963.- 720 с.

65. Физическая энциклопедия /Под. ред. A.M. Прохорова,- М.: Советская энциклопедия, 1990.- 704 с.

66. Тепловое расширение инвара и суперинвара после термомеханической обработки.ТЬегта! expansion of Invar and Superinvar after termochemicaltreatment // Hnusch Geront, Schrey Peter. Physica В. 1991. - № 12. - C.891 -894.

67. Влияние термомеханической обработки на тепловое расширение инвара и суперинвара. The Influense of expansion behavior of Invar and Superinvar//Hnusch G., Buchts R. Physica B. -1989. -№1. C. 22-24.

68. Патент 1325902 Канада, МКИ2 C22C 38/10. Литой сплав с низким КЛР и хорошей обрабатываемостью/ Handa Takio, Nippon Chuzo K.K; № 576495; Заявл. 24.05.88, Опубл. 11.01.94г.

69. Влияние углерода и никеля на коэффициент линейного расширения сплавов системы Fe-Ni-C с низким тепловым расширением/ Hatate Ninoru, Sumimotu Yaruyoshi, Nakamura Koykich// Рихон Киндзоку Гаккайси; J. Jap. Inst. Metals.- 1990. №9.- C.1036-1040.

70. Родионов Ю.Л. Объемные эффекты при термоциклировании инварных сплавов системы Fe-Ni-С/ Ю.Л. Родионов, И.В. Старостенко, Г.В. Щербединский, Г.В. Юдин // Металлофизика.-1991.- № 11.- С.91 -96.

71. Материал с низким коэффициентом теплового расширения. Заявка № 61 -183443, Япония, МКИ2 С22 С38/08. Опубл. 16.08.86.

72. Роде В.Е. Тепловое расширение аморфных сплавов на основе железа в интервале 4,2-ЗООК / В.Е. Роде, С.А. Сорокина, А.А. Архипкин // Вестник МГУ. Сер.З.- 1989.- №3.- С.57-63.

73. Патент 5688471, США, МКИ2 С22 С38/08. Высокопрочный сплав с низким термическим расширением; 0публ.20.08.87.-78. Распределение температур Кюри в инварах // Phys. Lett/ А.-1997. 226. -№5. - С.310-314.

74. Гуляев А.П. Металловедение / А.П. Гуляев. М.: Металлургия, 1948. -556 с.

75. Лахтин Ю.М. Материаловедение / Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева.- М.: Машиностроение, 1990. 528 с.

76. Новиков И.И. Теория термической обработки металлов / И.И. Новиков.-М.: Металлургия, 1986.- 480 с.

77. Арзамасов Б.Н. / Б.Н. Арзамасов, В.И. Макарова, Г.Г Мухин. М.: Издательство МГТУ имени Н.Э. Баумана, 2004.- 647 с.

78. Афанасьев В.К. Термическая обработка серого чугуна: Учеб. пособие / В.К. Афанасьев, Е.В. Кузнецова, С.Н. Горлова.- Новокузнецк: Изд. СибГИУ, 2004.- 60 с.

79. Афанасьев, В.К. Высокопрочный чугун с глобулярным графитом: Учеб. пособие / В.К. Афанасьев, С.Н. Горлова, Е.В. Кузнецова.- Новокузнецк: Изд. СибГИУ, 2003.- 80 с.

80. Металловедение и термическая обработка стали. Справ, изд. Т.2. Основы термической обработки./ Под. ред. М.Л. Бокштейна, А.Г. Рахштадта. -М.: Металлургия, 1983. 365 с.

81. Самохоцкий А.И. Технология термической обработки / А.И. Самохоцкий, Н.Г. Парфеновская. М.: Машиностроение, 1976. - 311 с.

82. Самохоцкий А.И. Технология термической обработки металлов / Самохоцкий А.И. М.: Машиностроение, 1962. - 364 с.

83. Самохоцкий А.И. Металловедение / А.И. Самохоцкий, Кунявский, М.Н.- М.: Металлургия, 1967.-456 с.

84. Гиршович Н.Г. Кристаллизация и свойства чугуна в отливках / Н.Г. Гиршович Н.Г. Ленинград: Машиностроение, 1966. - 562 с.

85. Материалы в машиностроении. Выбор и получение. Справ, изд. Т. 4. Чугун. / Под ред. И.В. Кудрявцева, А.А. Жукова, А.Д. Шермана. М.: Машиностроение, 1969. - 248 с.

86. Паисов И.В. Термическая обработка стали и чугуна / И.В. Паисов. М.: Металлургия, 1970. - 263 с.

87. Лебедев Б.Г. Введение в металлургию чугуна и стали: описательный курс / Б.Г. Лебедев.- М.: Металлургиздат, 1951.- 250 с.

88. Ланда А.Ф. Основы получения чугуна повышенного качества: состав, структура, термообработка / А.Ф. Ланда. М.: Машгиз, 1960. - 238 с.

89. Афанасьев В.К. О некоторых особенностях влияния нагрева на свойства чугуна / В.К. Афанасьев, М.В. Чибряков, М.М. Сагалакова // Изв. вуз. Черная металлургия. 1998. - № 6.- С.ЗЗ.

90. Афанасьев В.К. Влияние нагрева в интервале 200-300°С намикроструктуру и твердость чугуна с графитно ледебуритной структурой / В.К. Афанасьев, Т.Ф. Туева, А.В. Кольба // Изв. вуз. Черная металлургия.- 1999. - №10.- С.74.

91. А.с. 662601 СССР, МКИ2 C21D5/00. Способ термической обработки изделий из серого перлитного чугуна/ В.Г. Николаев, С.В. Николаева; 3аявл.23.04.75; Опубл. 15.05.79.

92. А.с. 1245602 СССР, МКИ2 C21D5/00, 1/74. Способ термической обработки изделий из серого чугуна/ Н.Е. Кравчик; Заявл.23.03.80; Опубл. 25.07.86.

93. Патент 1553563 РФ, МКИ2 C21D 5/00. Способ отжига чугунных отливок/ ^ Г. К. Кузмин, В.А. Зиненко; Ижевский механический институт.- Опубл.3003.90.

94. Патент 1518392 РФ, МКИ2 C21D 5/00. Способ термической обработки серого чугуна / В.Г. Марченко, В.А. Пчелинцев, А.Ю. Цупрун, С. И. Москаленков; Сумский филиал Харьковского политехнического,,, института.-Опубл. 30.10.89.

95. Патент 1357442 РФ, МКИ2 C21D 5/00. Способ термической обработки серого чугуна / Ф. И. Яковлев; Харьковский институт инженеров железнодорожного транспорта.- Заявл. 17.12.87.

96. Патент 1574652 РФ, МКИ2 C21D 5/00. Способ термической обработки изделий из серого чугуна / А. И. Скворцов, В.М. Кондратьев, В.А. Умняшкин, Е.С. Махнев; Кировский политехнический институт,- Опубл. 30.06.90 г.

97. Баранов А.А. Структурные изменения при термоциклической обработке металлов / А.А. Баранов // МиТОМ.-1983.- №12.- С.2-10.

98. Баранов А.А. Фазовые превращение и термоциклирование металлов / А.А. Баранов.- Киев: Наукова думка, 1974. 231 с.

99. Ю5.Желтов Ю. В. О диффузии в условиях периодического пересыщения при циклической термообработке /Желтов Ю. В // Изв. вуз. Физика.-1970.-№11.-С. 126-128.

100. Баранов А.А. Рост чугуна и стали при термоциклировании / А.А. Баранов, К.П. Бунин, Э.Д. Глебова. К.: Техника, 1967.-139 с.

101. Ю7.Лахтин Ю. М. Влияние термоциклической обработки на диффузию алюминия в стали / В сб. Пути повышения конструктивной прочности металлов и сплавов, 1982,- С. 197.

102. Горбунов И.П. Термоциклическая цементация для упрочнения деталей машин / В. сб. Пути повышения конструктивной прочности металлов и сплавов, 1982.-С.198.

103. Ю9.Лахтин Ю. М. Исследование диффузии при термоциклической обработке сталей /В сб. Химико-термическая обработка металлов и сплавов.- Минск, 1981.- С. 346-347.

104. Желтов Ю. В. О возможных причинах ускорения диффузии при циклической обработке гетерогенных систем / Желтов, Ю. В. // Изв. вуз. Физика. -1972. №2.- С.22-25.

105. Ш.Федюкин В.К. Термоциклическая обработка сталей и чугунов / В.К. Федюкин. Л.: Изд-во ЛГУ, 1977. - 144 с.

106. Федюкин В.К. Термоциклическая обработка металлов и деталей машин / В.К. Федюкин, М.Е. Смагоринский.- J1.: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1989. 255 с.

107. ИЗ.Слюсарев В.Ю. О перераспределении графита при термоциклировании серого чугуна / В.Ю. Слюсарев, В.А. Баранова, Н.С. Алексейчук // Изв. вуз. Черная металлургия. 1982.- №7.-С. 132-133.

108. Слюсарев В.Ю. Сфероидизирующая термоциклическая обработка серого чугуна / В.Ю. Слюсарев, В.А. Баранова, Е.Л. Гомилко // МиТОМ. -1983.- № 12.-С. 17-19.

109. Новичков П.В. Термоциклическое старение чугунных отливок при 200-280°С / П.В. Новичков // Литейное производство.- 1970. № 10. - С. 3135.

110. Афанасьев В.К. Влияние термоциклической обработки на свойства передельного чугуна / В.К. Афанасьев, М.В. Чибряков, М.М. Сагалакова // Изв. вуз. Черная металлургия. 1998. - № 6. - С.35.

111. Патент 2130084 РФ, МКИ2, C21D5/00. Способ термоциклической обработки чугуна / Афанасьев В.К., Чибряков М.В., Прудников А.Н., Сарлин М.К; Сибирский государственный индустриальный университет; Опубл. 10.05.99.

112. Патент 412262 РФ, МКИ2, C21D5/00. Способ термоциклической обработки отливок из серого ферритного чугуна/ А.А. Баранов, А.Г. Колесниченко, В. Ю. Слюсарев, Р.А. Рудникова, А.И. Щурий; Краматорский индустриальный институт; Опубл. 15.11.79.

113. Федосов А.И. Термостойкость и изменение структуры ковкого чугуна при термоциклировании / А.И. Федосов // Литейное производство. -1972.- №9.-С. 23-24.

114. Жуков А.А. Изменение механических и физических свойств серого чугуна в процессе термоциклирования / А.А. Жуков // Литейное производство. 1972. - № 9. - С. 21-23.

115. Жуков А.А. Влияние термоциклирования на рост серого чугуна / А.А. Жуков // Литейное производство. 1973. - № 3. - С. 46-47.

116. Жуков А.А. Влияние напряженно-деформированного состояния на эффективность низкотемпературной ТЦО чугуна /А.А. Жуков //

117. Термоциклическая обработка металлических изделий. 1980. - С. 130132.

118. Жуков А.А. Некоторые закономерности термоциклической обработки чугуна /А.А. Жуков // Термоциклическая обработка металлических изделий. 1980. - С. 72-75.

119. Фиргер И.В. Термическая обработка сплавов. Справ, изд./ И.В. Фиргер. -Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1982.- 304 с.

120. Минкевич А.Н. Химико-термическая обработка металлов и сплавов / А.Н. Минкевич. М.: Машиностроение, 1965. - 490 с.

121. Котов O.K. Поверхностное упрочнение химико термическими методами / O.K. Котов. - М.: Машгиз, 1958. - 165с.

122. Борисенок Г.В., Васильев, Л.А., Ворошнин, Л.Г. Химико-термическая обработка металлов и сплавов. Справ, изд./ Г.В. Борисенок, Л.А. Васильев, Л.Г. Ворошнин. М.: Металлургия, 1981.- 424 с.

123. Химико термическая обработка металлов и сплавов. Справ, изд./ Под ред. Л.С. Ляховича. - М.: Металлургия, 1981. - 424 с.

124. Афанасьев В.К. Свойства чугунов. Ч 1. Общие сведения и физические свойства / Афанасьев В.К., Чибряков М.В., Кольба А.В., Сагалакова М.М., Сочнев А.В. Свойства. Новокузнецк, 2002. - 116 с.

125. Васильева Е.В. Повышение износостойкости поршневых колец из серого чугуна / Е.В. Васильева, С.А. Маркова, О.А. Юстус // Изв. вуз. Черная металлургия. 1986. -№11.- С. 118-120.

126. Артингер И. Инструментальные стали и их термическая обработка. Пер. с венгр./ И. Артингер,- М.: Металлургия, 1982. 312 с.

127. А.С. 1238415 СССР, МКИ2 С23С8/36. Способ хмимко-термической обработки изделий из стали и чугуна в плазме тлеющего разряда/ Ю.М. Лахтин, Я.Д. Коган, Б.И. Горячев и др.(СССР).- №3807472/22-02; Заяв. 29.10.84; ДСП.

128. А.с. 1584429 СССР, МКИ2 С23С8/26, 8/32. Состав газовой смеси для поверхностного насыщения / Л.А. Солнцев, Л.А. Тимофеева (СССР).-№ 4623806/31-02; Заяв.22.12.88; ДСП.

129. Ланда А.Ф. Актуальные вопросы металловедения и термической обработки чугуна/ А.Ф. Ланда// Литейное производство. 1957. - № 10. - С. 13-15.

130. Прокошкин Д.А. Химико-термическая обработка. Карбонитрация / Д.А. Прокошкин.- М.: Металлургия, Машиностроение, 1984.- 240 с.

131. ГОСТ 1412-85 Чугун с пластинчатым графитом для отливок. Марки.-Введ. 01.01.87.-5 с.

132. Металловедение и термическая обработка стали: Справ, изд. Т.1. Методы испытаний и исследования / Под. ред. Бернштейна M.J1. М.: Металлургия, 1983.-216 с.

133. Панченко Е.В. Лаборатория металлографии / Е.В. Панченко, Ю.А. Скаков, Б.И. Кример,- М.: Металлургия, 1965.- 439 с.

134. Коваленко B.C. Металлографические реактивы / B.C. Коваленко.- М.: Металлургия, 1970.-133 с.

135. ГОСТ 9013-59 (СТ СЭВ 469-77 ИСО 6508-86) Металлы. Метод измерения твердости по Роквеллу. Введ. 01.01.69.-11 с.

136. ГОСТ 27208-87 Отливки из чугуна. Методы механических испытаний. -Введ. 01.01.88.- 12 с.

137. ГОСТ 1497-84 Металлы. Методы испытаний на растяжение. Введ. 01.01.86.-С.3-39.

138. МЗ.Афанасьев В.К. Об особенностях линейного расширения серого чугуна / В.К. Афанасьев, С.Н. Старовацкая, В.Н. Толстогузов // Металлургия машиностроения.- № (3).-2006.-С.-13-16.

139. Афанасьев В.К. О линейном расширении серого чугуна /Афанасьев В.К., Старовацкая С.Н. // Изв. Вузов. Черная металлургия.- №8.-2006.- С.52-53.

140. Афанасьев В.К. О роли водорода в доменном процессе получения чугуна / В.К Афанасьев, С.Н. Горлова, Е.В. Кузнецова, А.В. Сочнев, Б.А. Кустов // Обработка металлов.- № 4 (25).-2004. С. 15-18.

141. Афанасьев В.К. Влияние продувки расплава газообразными веществами на поведение доменного чугуна при термической обработке / В.К Афанасьев, С.Н. Горлова, Е.В. Кузнецова, А.В. Сочнев, Б.А. Кустов // Обработка металлов.- № 2 (27).-2005.-С.6 9.