Specific Distribution of Thermal Effects of Graphite Forming Reactions in High-strength Cast Iron
Loading...
Files
Date
2020
Authors
Kropivnyi, V.
Bosyi, M.
Kuzyk, O.
Kropivna, A.
Кропівний, В. М.
Босий, М. В.
Кузик, О. В.
Кропівна, А. В.
Кропивный, В. Н.
Босый, Н. В.
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
ЦНТУ
Abstract
The dependence of thermal effects of reactions in the formation of inclusions of vermicular and globular
graphite is substantiated in the article. The calculation of thermal effects according to the heat of formation of
reagents in cast iron and their dependence on the temperature factor is given. The distribution of temperatures
and carbon content in the eutectic shell is shown, increasing the compact inclusion of graphite due to diffusing
carbon from the melt through the austenitic shell. Питання механізму формування кулястого графіту все ще залишаються дискусійним та не дає досягнути загальноприйнятного теоретичного пояснення протікаючих явищ. Розкриття механізму процесів формування кулястого графіту сприятиме відкриттю широких можливостей управління структурою і властивостями високоміцного чавуну. Таким чином, метою даної роботи є уточнення ролі теплових ефектів реакцій в процесі кристалізації аустеніту і формуванні включень графітну у модифікованому високоміцному чавуні.
Дослідження мікроструктури показало, що розміщенні включення кулястого графіту навіть
безпосередньо біля внутрішньої поверхні кірки знаходяться в оточенні феритної оболонки. Включення
вермикулярного графіту виходять на поверхню розділу торцями, які оточені феритом лише по бокам. Це
свідчить, що торці включень компактного та вермикулярного графіту в окремі періоди процесу
кристалізації мали контакт з розплавом. Таким чином, після формування зародка кулястого графіту
відбувається повне оточення його аустенітною оболонкою, а при формуванні вермикулярного графіту
лише часткове. Згідно з методикою розрахунку теплових ефектів реакцій за теплотою утворення
реагентів в чавуні, кількість теплоти, яка виділяється при кристалізації аустенітної фази по межі поділу
"розплав – аустеніт" становить 76,69 кДж на 1кг розплаву. Відповідно, кількість тепла, яке виділяється на
межі "аустеніт - компактне графітне включення" складає 15,39 кДж на 1 кг розплаву. Тобто, оточуюча
включення компактного графіту тверда аустенітна фаза буде мати суттєво вищу температуру ніж
оточуючий її розплав. Особливі теплофізичні умови формування аустенітних оболонок приводить до
підвищеного вмісту у них кремнію та пониженого марганцю, наслідком чого є формування феритних
оболонок навколо включень компактного графіту.
Обґрунтовано залежність теплових ефектів реакцій у формуванні включень вермикулярного та
кулястого графіту. Наведено розрахунок теплових ефектів за теплотою утворення реагентів в чавуні та
встановлено їх залежність від температурного фактору. Показано розподіл температур та вмісту вуглецю
в евтектичній оболонці, ростучого компактного включення графіту за рахунок дифузії вуглецю з
розплаву через аустенітну оболонку. В статье приведен расчет тепловых эффектов с теплотой образования реагентов в чугуне и установлено их зависимость от температурного фактора. Обоснована роль теплофизических процессов в формировании включений вермикулярного и шаровидного графита, с обеспечением их роста за счет диффузии углерода из расплава через аустенитную оболочку.
Description
Keywords
high-strength cast iron, globular graphite, vermicular graphite, crystallization, thermal effect of reactions, високоміцний чавун, кулястий графіт, вермикулярний графіт, кристалізація, тепловий ефект реакцій, высопрочный чугун, шаровидный графит, вермикулярный графит, кристаллизация, тепловой эфект реакций
Citation
Specific Distribution of Thermal Effects of Graphite Forming Reactions in High-strength Cast Iron / V. Kropivnyi, M. Bosyi, O. Kuzyk, A. Kropivna // Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки : зб. наук. пр. - Кропивницький : ЦНТУ, 2020. - Вип. 3 (34). - С. 48-53.