Химические свойства. Коррозия металлов и сплавов. Перспективы применения нелегированного доменного чугуна без выделений графита, страница 37

В [8] приведено много приемов удаления выделений графита из доменного чугуна, что по сути придает этому давно известному металлу «второе дыхание». Особенности его реакции на различные температурные воздействия исследуемые с помощью дилатометра Шевенара приведены ниже.

Низкотемпературные нагревы не изменяют общий характер дилатометрической кривой, но при температурах испытания 50-100°С могут снизить КЛР с 6,97-7,12 до 5,83-6,51×10-6 град-1. Прежде всего, такое действие оказывают предварительные нагревы при 150 и 300°С. Более высокие нагревы могут существенно изменить КЛР чугуна. Например, на рис. 5.15а показано влияние предварительного нагрева при 500-700°С. Видно, что наиболее яркое изменение КЛР происходит после нагрева при 700°С. Здесь существенное снижение коэффициента для температур испытания 50-200°С получено впервые и указывает на перспективу использования такого чугуна для приборов и поршневых комплектов двигателей внутреннего сгорания. На рисунке 5.15б такой же эффект влияния предварительного нагрева отмечен для 900°С.

Отсутствие аномалии КЛР при температуре испытания 200°С можно объяснить частичным растворением эвтектического цементита, что легко обнаруживается при металлографическом изучении дилатометрических образцов. Следует заметить, что во всех случаях для доменного чугуна без выделений графита характерно наличие аномалии

КЛР при температуре испытания 150°С. Для сырых образцов и подвергавшимся указанным нагревам эта аномалия незначительна. В таблице 5.9 приведены результаты по влиянию медленного охлаждения с печью с различных температур. Так, охлаждение с 200 и 300°С (6ч) действует также или сильнее, чем охлаждение с 800-1000°С (1 ч). Особо следует отметить, что практически во всех случаях исчезает аномалия КЛР при температуре испытания 150°С. В таблице 5.10 показаны результаты по влиянию закалки в кипящую воду после различных выдержек при 900°С. Для этого случая самым главным фактом, который может в последующем оказать решающее влияние на перспективу применения такого чугуна является установление возможности резкого снижения КЛР при температуре испытания 150°С. Также важно появление второй аномалии при температуре испытания 350-450°С. Повышение температуры предварительного нагрева до 1000°С и уменьшение скоростей охлаждения ослабляют проявление низко- и высокотемпературной аномалии КЛР (таблица 5.11).


´ - без нагрева; а – о – 500°С;  · – 600°С; D - 700°С; б – о – 800°С;  · – 900°С; D - 1000°С

Рисунок 5.15 – Влияние нагрева на линейное расширение доменного чугуна (t=10 ч, воздух)


Увеличение времени нагрева при 1000°С и даже при 900°С до 6 ч практически полностью устраняют проявление аномалии (рисунок 5.16). Сделано предположение, что проявление этих аномалий связано с изменением соотношения основных химических компонентов в чугуне с водородом, азотом и кислородом, которые оказывают очень сильное влияние на свойства чугуна [11, 46]. Поэтому выполнен большой раздел работы по изучению влияния предварительной цементации в среде бондюжского карбюризатора и последующей закалки с 900°С в кипящую воду на значение коэффициента. Установлено, что различные режимы предварительной цементации в сочетании с последующей закалкой оказывают наиболее сильное влияние на КЛР по сравнению со всеми предыдущими случаями. Здесь снижается КЛР при 50-100°С, и особенно сильно при 150°С (a=2,66×10-6 град-1) (рисунок 5.17). Приведенные результаты свидетельствуют о том, что доменный чугун без выделений графита имеет КЛР ниже, чем КЛР серого, ковкого, высокопрочного, многих легированных (ЧН20Д2Ш, ЧЮ22Ш, ЧЮ30, ЧС5), высоколегированных белых (Х28Н2С2Л) чугунов. Это обстоятельство указывает на то, что доменный чугун без выделений графита и без применения легирования может быть весьма перспективным материалом для изготовления конструкций и изделий, где предъявляются жесткие требования по значению коэффициента линейного расширения. Далее будет показано влияние циклической закалки, предварительного отжига, закалки с последующим 3-х кратным отпуском при 540°С и окончательным нагревом при 620°С (по образцу быстрорежущей стали Р6М5) на линейное расширение доменного чугуна без выделений графита. Химический состав такого чугуна определялся по ходу плавки через каждые 0,5 ч на квантометре «ARL 31 000».