ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Цель работы: выявление причин высокой деформационной пластичности белых чугунов в обычных условиях ковочного производства. Материалы и методы исследования. Объектом исследования были выбраны высокочистые белые чугуны БЧ24A (2.42 % C, 0.092 % Si, 0.14 % Mn, 0.007 % P, 0.023 % S) и БЧ27A (2.78 % C, 0.02 1% Si, 0.14 % Mn, 0.006 % P, 0.022 % S). Химический состав белых чугунов контролировали с помощью оптико-эмиссионного спектрометра типа ARL 3460. Деформацию сплавов осуществляли на пневматическом молоте МБ-412 с весом падающих подвижных частей 150 кг, предназначенного для кузнечных работ методом свободной ковки в условиях мелкосерийного производства. Нагрев образцов под термическую обработку осуществляли в камерной лабораторной печи типа СНОЛ 6/11. Структурные исследования проводили с помощью оптического микроскопа серии МЕТАМ РВ-21-2. Результаты и обсуждения. Выяснено, что деформация белых чугунов в обычных условиях ковочного производства возможна только при минимальном количестве постоянных примесей. Разработаны режимы высокотемпературных промежуточных отжигов для осуществления процесса ковки литых белых чугунов. Показано, что в процессе изотермического отжига в белых чугунах начинается процесс распада ледебурита в более устойчивые карбиды эвтектического типа, которые обеспечивают технологическую пластичность для последующей обработки давлением. Установлено, что деформация ускоряет процесс завершения распада ледебурита и способствует образованию ограненных эвтектических карбидов. Изучено влияние чистоты белого чугуна на формирование особой морфологии избыточного цементита в виде ограненных эвтектических карбидов. Исследована морфология избыточных карбидных фаз в литом состоянии после предварительного отжига и после деформации ковкой. Выяснена возможность протекания карбидных превращений в ледебурите высокочистого белого чугуна в процессе изотермического отжига. Установлено, что после интенсивной пластической деформации структура белого чугуна становится термически устойчивой, благодаря появлению ограненных эвтектических карбидов. Определено, что структура деформированного белого чугуна, из-за отсутствия в ней ледебуритной составляющей, напоминает структуру легированных ледебуритных сталей. Разработаны рекомендации по контролю за морфологией образования ограненных эвтектических карбидов в сплавах высокочистого белого чугуна.

1. Кащенко Г.А. Основы металловедения. – М.; Л.: Машгиз, 1959. – 395 с.

2. Окнов М.Г. Металлография чугуна. – Л.; М.: Металлургиздат, 1938. – 164 с.

3. Бочвар А.А. Металловедение. – М.: Металлургиздат, 1956. – 495 с.

4. Бунин К.Н. Отбеленный чугун. – М.: Металлургиздат, 1947. – 90 с.

5. Богачев И.Н. Металлография чугуна. – М.: Машгиз, 1952. – 367 с.

6. Нижниковская П.Ф. Структура и пластичность железоуглеродистых сплавов эвтектического типа // Металловедение и термическая обработка металлов. – 1984. – № 9. – С. 5–9.

7. Чернов Д.К. Избранные труды по металлургии и металловедению / под ред. В.Д. Садовского. – М.: Наука, 1983. – 447 с.

8. Гаев И.С. Булат и современные железоуглеродистые сплавы // Металловедение и термическая обработка металлов. – 1965. – № 9. – С. 17–24.

9. Structure of bulat / V.M. Schastlivtsev, V.N. Urtsev, A.V. Shmakov, V.N. Degtyarev, A.Ya. Nakonechnyi, E.D. Mokshin, I.L. Yakovleva // The Physics of Metals and Metallography. – 2013. – Vol. 114, iss. 7. – P. 596–603. – doi: 10.1134/S0031918X13070107.

10. Verhoeven J.D. Damascus steel, Part 1: Indian wootz steel // Metallograhpy. – 1987. – Vol. 20, iss. 2. – P. 145–151. – doi: 10.1016/0026-0800(87)90026-7.

11. Verhoeven J.D., Peterson D.T. What is a Damascus steel? // Materials Characterization. – 1992. – Vol. 29, iss. 3. – P. 335–341.

12. Хмара Л., Серко А. Инструмент из булатной стали // Техника и наука. – 1977. – № 7. – С. 7–9.

13. Verhoeven J.D., Pendray A.H., Gibson E.D. Wootz Damascus steel blades // Materials Characterization. – 1996. – Vol. 37, iss. 1. – P. 9–22. – doi: 10.1016/S1044-5803(96)00019-8.

14. Wadsworth J., Sherby O.D. Response to Verhoeven comments on Damascus steel // Materials Characterization. – 2001. – Vol. 47. – P. 163–165. – doi: 10.1016/S1044-5803(01)00184-X.

15. Структурно фазовое состояние Fe-содержащих сплавов, модифицированных ультра- и нанодисперсными порошками оксидов d-металлов / А.П. Зыкова, И.А. Курзина, М.Ю. Новомейский, А.С. Князев, А.А. Никулина // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2012. – № 4 (57). – С. 72–78.

16. Wadsworth J. Atcheometallurgy related to swords // Materials Characterization. – 2015. – Vol. 99. – P. 1–7. – doi: 10.1016/j.matchar.2014.10.019.

17. Sukhanov D.A., Arkhangelskiy L.B. Damascus steel microstructure // Metallurgist. – 2016. – Vol. 59, iss. 9. – P. 818–822. – doi: 10.1007/s11015-016-0178-x.

18. Суханов Д.А., Архангельский Л.Б., Плотникова Н.В. Морфология избыточной карбидной фазы в высокоуглеродистых сплавах типа булат // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2016. – № 4 (73). – С. 43–51. – doi: 10.17212/1994-6309-2016-4-43-51.

19. Sukhanov D.A., Plotnikova N.V. Wootz: cast iron or steel? // Materials Sciences and Applications. – 2016. – Vol. 7, iss. 11. – P. 792–802. – doi: 10.4236/msa.2016.711061.

20. Суханов Д.А., Архангельский Л.Б., Плотникова Н.В. Природа угловатых карбидов в булатной стали // Металлург. – 2017. – № 1. – С. 64–69.