Термодинамічні закономірності структуроутворення високоміцного чавуну при модифікуванні та різних умовах кристалізації розплаву - Кропівний, В. М.; Босий, М. В.; Кузик, О. В.; Кропівна, А. В.; Молокост, Л. А.; Kropivnyi, V.; Bosyi, V.; Kuzyk, O.; Kropivna, A.; Molokost, L. (ЦНТУ, 2024)
У статті проведено результати аналізу термодинамічних закономірностей структуроутворення високоміцного чавуну при модифікуванні та різних умовах кристалізації розплаву. Запропоновано концепцію утворення зародків графіту у високоміцному чавуні. Визначено наступне: завдяки суттєвому перерозподілу всіх елементів, які розчиняються в розплаві чавуну при його модифікуванні стається очищення від сірки, фосфору та ін., а це дозволяє одержати структуру чавуну з кулястим графітом при застосуванні модифікаторів. Під час кристалізації чавуну з виділенням аустеніту відповідна пряма мікроліквація кремнію з коефіцієнтом розподілу буде меншою за одиницю, проте марганець буде більш рівномірно розподілятися у металі, а, відповідно, карбідостабілізуючі елементи ліквувати у рідку фазу. Наведено термодинамічний розрахунок теплових ефектів реакцій виділення графіту з розчиненого в залізі вуглецю, переходу кремнію та марганцю з рідкого стану в твердий в процесі утворення високоміцного чавуну. Визначено фізичну та приховану теплоту кристалізації високоміцного чавуну ентальпійним методом. The article presents the results of the analysis of thermodynamic regularities of structure formation of high-strength cast iron during modification and under different conditions of melt crystallization. The concept of the formation of graphite nuclei in high-strength cast iron is proposed. It has been established that during the modification of molten iron, as a result of a significant redistribution of all elements dissolved in it, impurities (sulfur, phosphorus, etc.) are removed, which makes it possible to obtain the structure of cast iron with nodular graphite with the use of modifiers. During the crystallization of cast iron with the release of austenite, direct microliquation of silicon with a distribution coefficient less than one is characteristic, manganese is more evenly distributed in the metal, and carbide stabilizing elements are treated in the liquid phase. A thermodynamic calculation of the thermal effects of the reactions of the release of graphite from carbon dissolved in iron, the transition of silicon and manganese from a liquid state to a solid state in the process of forming high-strength cast iron is presented. The physical and latent heat of crystallization of high-strength cast iron was determined by the enthalpy method.
Thermodynamic patterns of structure formation of high-strength cast iron during modification and under different conditions of melt crystallization
Keywords: високоміцний чавун; структуроутворення чавуну; кулястий графіт; флуктуація; high-strength cast iron; structuring of cast iron; spheroidal graphite; fluctuation