ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 26 № 1 2024 202 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ или межклеточный графит, который в основном образуется из-за микроэлементов. В отличие от своего стилистического изображения эта форма возникает не самостоятельно, а только в сочетании с шаровидным или пластинчатым графитом. Напротив, форма V ASTM представляет собой реальное микроскопическое изображение дегенерированного графита, внешний вид которого сильно отличается от II ISO. Хотя форма VI ASTM показывает пример взорванного графита, EN ISO 945-1 не дает справочных изображений для этих видов дегенерации графита. Формы ASTM A247 и EN ISO 945-1 представляют пластинчатый графит (I ISO и VII ASTM) одинаковым образом. Помимо стилистических изображений EN ISO 945-1 также содержит реальные микроскопические примеры форм I ISO и III ISO–VI ISO. В ГОСТ 3443–87 пластинчатый графит представлен типами Г1–Г4, вермикулярный – Г5, Г6. Согласно требованиям ГОСТ 3443–87 в процессе анализа необходимо в случае ярко выраженной смешанной морфологии графита проводить ручной анализ каждой структурной составляющей (пластинчатой, вермикулярной, шаровидной), что сопряжено с высокой трудоемкостью анализа и субъективной интерпретацией результатов. В работах [35–38] представлен новый подход к инструментальной оценке морфологических особенностей графита в процессе кристаллизации на основе термического анализа, совмещенного с оценкой расширения и сжатия при охлаждении. Механическая система расширения/ сжатия использовалась для оценки начального расширения чугунов, обработанных магнием, которое было идентифицировано как основной фактор, влияющий на чувствительность к усадке чугунов с различной морфологией графита [36]. Было обнаружено (рис. 6) [39], что образование графита привело к важному событию в начале затвердевания, а именно к начальному расширению во всех чугунах, содержащих графит, из-за силы, создаваемой образованием различной морфологии графита и приложенной к стенке формы [35, 36]. Жидкое железо начинает охлаждаться и сжиматься сразу после заливки. Плотность жидкости увеличивается, а удельный объем уменьшается, что приводит к усадке жидкости. Эту усадку можно компенсировать стояками. Согласно работе [39] в железе затвердевание затем начинается при температуре ликвидуса (TL) с образованием дендритов, которые растут внутрь от стенок чашки до начала эвтектического затвердевания (зона 1 на рис. 6). Дендритная усадка может продолжаться даже после начала затвердевания (TE_start), поскольку количество образующейся эвтектики вначале невелико (зона 2). Пока питающий канал открыт и проницаемость рыхлой дендритной области достаточно высока, усадка компенсируется потоком из стояков. После достижения максимального переохлаждения (TE_low) быстрое образование эвтектики смещает акцент затвердевания с преобладания дендритной усадки (зоны 1 и 2) на преобладание графитового расширения (зоны 3 и 4). Расширение графита может продолжаться, а может и не продолжаться до конца затвердевания [39]. В зоне 3 достаточное расширение графита компенсирует сжатие жидкости и дендритов. В зоне 4, когда количество образовавшейся эвтектики и, следовательно, графита уменьшается, существует риск образования микроусадки (микропористости), поскольку расширение графита может стать недостаточным для компенсации усадки. В принципе, как LG-, так и SG-чугуны близки к эвтектическому составу и должны проявлять расширение во время затвердевания, следовательно, не должны быть склонны к образованию полостей или усадке пористости. Хотя это справедливо для серого чугуна, железо с шаровидным графитом обычного производства подвержено усадочной пористости. Для чугуна с шаровидным графитом зона плавления намного больше, а ее проницаемость намного меньше, чем у чугуна с пластинчатым графитом. Это, по мнению [39], ограничивает подачу со стояка и снижает скорость охлаждения. Из-за ограниченного роста графита в конце затвердевания преобладает усадка аустенита, что вызывает уменьшение удельного объема и приводит к некомпенсированной усадке в последней зоне затвердевания. Этот эффект и значительное выделение газа из затвердевающей жидкости приводят к образованию пористости. Экспериментальные устройства для анализа линейного смещения (LDA) и термического анализа (ТА) использовались рядом исследователей [7–21] для измерения амплитуды эффекта расширения/ сжатия, происходящих во время затвердевания
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1