blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2014-11-37-42blackmet-461Research ArticleМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИMETALLURGICAL TECHNOLOGIESВЛИЯНИЕ МОДИФИЦИРОВАНИЯ УЛЬТРАДИСПЕРСНЫМИ ПОРОШКАМИ ОКСИДОВ ТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВ И КРИОЛИТА НА СТРУКТУРУ, МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И РАЗРУШЕНИЕ ЧУГУНА СЧ25INFLUENCE OF MODIFYING OF CAST IRON SCH25 (RUSSIAN GRADE) WITH ULTRAFINE POWDERS OF REFRACTORY METAL OXIDE AND CRYOLITE ON STRUCTURE, MECHANICAL PROPERTIES AND FRACTUREЗыковаА. П.ZykovaA. P.

мл.научный сотрудник

Junior Researcher

zykovaap@mail.ruЛычагинД. В.LychaginD. V.

д.ф.-м.н., профессор

Dr.Sci.(Phys.-math.),Professor

ЧумаевскийА. В.ChumaevskiiA. V.

аспирант

Postgraduate

КурзинаИ. А.KurzinaI. A.

д.ф.-м.н.,профессор

Dr. Sci. (Phys.-math.), Professor

НовомейскийМ. Ю.NovomeiskiiM. Yu.

д.ф.-м.н., профессор

Dr. Sci. (Phys.-math.), Professor

Национальный исследовательский Томский политехнический университет(634050, Россия, Томск, пр. Ленина, 30) Национальный исследовательский Томский государственный университет(634050, Россия, Томск, пр. Ленина, 36)РоссияNational Research Tomsk Polytechnic University (30, Lenina pr., Tomsk, 634050, Russia) National Research Tomsk State University (36, Lenina pr., Tomsk, 634050, Russia)Russian FederationТомский архитектурно-строительный университет(634003, Россия, Томск, пл. Соляная, 2)РоссияTomsk State University of Architecture and Building (TSUAB) (2, Solyanaya sqr., Tomsk, 634003, Russia)Russian FederationНациональный исследовательский Томский политехнический университет(634050, Россия, Томск, пр. Ленина, 30) Томский архитектурно-строительный университет(634003, Россия, Томск, пл. Соляная, 2)РоссияNational Research Tomsk Polytechnic University (30, Lenina pr., Tomsk, 634050, Russia) Tomsk State University of Architecture and Building (TSUAB) (2, Solyanaya sqr., Tomsk, 634003, Russia)Russian FederationНациональный исследовательский Томский государственный университет(634050, Россия, Томск, пр. Ленина, 36)РоссияNational Research Tomsk State University (36, Lenina pr., Tomsk, 634050, Russia)Russian Federation20142903201557113742Copyright © Зыкова А.П., Лычагин Д.В., Чумаевский А.В., Курзина И.А., Новомейский М.Ю., 20152015Зыкова А.П., Лычагин Д.В., Чумаевский А.В., Курзина И.А., Новомейский М.Ю.Zykova A.P., Lychagin D.V., Chumaevskii A.V., Kurzina I.A., Novomeiskii M.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/461

Проведена комплексная оценка влияния модифицирования ультрадисперсными порошками оксидов тугоплавких металлов и криолита на структуру и деформационное поведение литого серого чугуна марки СЧ25. Установлено, что модифицирование серого чугуна ультрадисперсными частицами оксидов титана, циркония с содержанием примесей Nb, Hf, Mg, Fe, Cr, Sr, Мо не более 5 % и криолита приводит к существенным изменениям распределения пластинчатого графита в матрице и его размеров. Характер распределения пластинчатого  графита приобретает вид колоний дендритного направленного  строения  с уменьшением размера длины пластинчатого  графита в 2 раза. Увеличивается дисперсность перлита с 0,57 до 0,32 мкм, изменяются морфологические характеристики фосфидной эвтектики. Модифицирование серого чугуна приводит к повышению предела прочности на 90 МПа. При этом практически без изменения остаются пластичность 0,17 – 0,18 % и твердость 207 НВ ±5 %. 

The comparative study of the influence of the modifying oxide ultrafine powders of refractory metals and cryolite on the structure and deformation behavior of cast gray iron SCH25 (Russian grade) was carried out. It was shown that the modification of cast iron by ultrafine particles of titanium oxide, zirconium oxide (containing impurities Nb, Hf, Mg, Fe, Cr, Sr, Mo not more than 5 %) and cryo-lite lead to significant changes of the distribution of flake graphite in the matrix and its sizes. The distribution of flake graphite was in form of the colonies of the directed dendritic structure with length of the flake graphite, decreased in 2 times, was observed. Dispersion of perlite was increased from 0.57 to 0.32. The changes of morphological characteristics of phosphide eutectic were observed. Modification of cast iron leads to increasing of the tensile strength by 90 MPa. Ductility of 0.17 –  0.18 % and hardness of 207 HB was changed insignificantly. 

модифицированиесерый чугунультрадисперсные порошкиоксиды тугоплавких металловкриолитпластинчатый графитмикроструктурапредел прочноститвердостьплотность отливокmodificationgray cast ironultrafi ne powdersoxides of refractory metalscryoliteflake graphitemicrostructuretensile strengthductilityhardnessReferencesПлазмохимический синтез ультрадисперсных порошков и их применение для модифицирования металлов и сплавов / В.П. Сабуров, А.Н. Черепанов, М.Ф. Жуков и др. – Новосибирск: Сиб. изд. фирма РАН, 1995. – 344 с.Saburov V.P., Cherepanov A.N., Zhukov M.F., Galevskii G.V., Krushenko G.R., Borisov V.T. Plazmokhimicheskii sintez ul’tra dispers nykh poroshkov i ikh primenenie dlya modifi tsirovaniya metallov i splavov [Plasma chemical synthesis of ultrafi ne powders and their application for the modifi cation of metals and alloys]. Novosibirsk: Sib. izd. fi rma RAN, 1995. 344 p. (In Russ.).Хрычиков В.Е., Калинин В.Т., Кривошеев В.А. Ультрадисперсные модификаторы для повышения качества отливок // Литейное производство. 2007. № 7. С. 2 – 7.Khrychikov V.E., Kalinin V.T., Krivosheev V.A. Ultrafine modifiers to improve the quality of castings. Liteinoe proizvodstvo. 2007, no. 7, pp. 2–7. (In Russ.).Миннеханов Г.Н., Шуйкин О.А., Миннеханов Р.Г. Влияние модифицирования наночастицами карбонитрида титана и легирования титаном на структуру и свойства доэвтектических чугунов // Омский научный вестник. 2009. № 1. С. 22 – 25.Minnekhanov G.N., Shuikin O.A., Minnekhanov R.G. Effect of modification by nanoparticles of titanium carbonitride and titanium doping on the structure and properties of eutectic cast iron. Omskii nauchnyi vestnik. 2009, no. 1 (77) , pp. 22–25. (In Russ.).Зыкова А.П., Чумаевский А.В., Лычагин Д.В. и др. Влияние модифицирования на механические свойства чугунов // Изв. вуз. Физика. 2013. Т. 56. № 12/2. С. 110 – 115.Zykova A.P., Chumaevskii A.V., Lychagin D.V., Kurzina I.A., Abzaev Yu.A., Dement T.V. Effect of modifying on the mechanical properties of cast iron. Izvestiya vuzov. Fizika. 2013. Vol. 56, no. 12/2, pp. 110–115. (In Russ.).Зыкова А.П., Чумаевский А.В., Лычагин Д.В. и др. Исследование износостойкости доэвтектического чугуна при комплексном модифицировании // Изв. вуз. Физика. 2013. Т. 56. № 12/2. С. 116 – 120.Zykova A.P., Chumaevskii A.V., Lychagin D.V., Kurzina I.A., Tarasov S.Yu., Dement T.V. Study of wear resistance of cast iron with hypoeutectic complex modification. Izvestiya vuzov. Fizika. 2013. Vol. 56, no. 12/2, pp. 116–120. (In Russ.).Тушинский Л.И., Батаев А.А. Субструктурное упрочнение стали // Изв. вуз. Физика. 1991. № 3. С. 71 – 80.Tushinskii L.I., Bataev A.A. Substructural hardening of steel. Izvestiya vuzov. Fizika. 1991, no. 3, pp. 71–80. (In Russ.).Гриднев В.Н., Гаврилюк В.Г., Мешков Ю.Я. Прочность и пластичность холоднодеформированной стали. – Киев: Наукова думка, 1974. – 231 с.Gridnev V.N., Gavrilyuk V.G., Meshkov Yu.Ya. Prochnost’ i plastichnost’ kholodnodeformirovannoi stali [Strength and ductility of cold-strained steel]. Kiev: Nauk. Dumka, 1974. 231 p. (In Russ.).Бунин К.П., Таран Ю.Н. Строение чугуна. – М.: Металлургия, 1972. – 160 с.Bunin K.P., Taran Yu.N. Stroenie chuguna [The structure of iron]. Moscow: Metallurgiya, 1972. 160 p. (In Russ.).Коган Г.Е. Ручная дуговая сварка металлов. – М.: Профтехиздат, 1961. – 384 с.Kogan G.E. Ruchnaya dugovaya svarka metallov [Manual arc welding of metal]. Moscow: Izdatel’stvo PROFTEKhIZDAT, 1961. 384 p. (In Russ.).Мельников В.П., Митюхина К.В. Микростроение фосфидной эвтектики в чугуне крупных отливок // Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1. С. 10 – 13.Mel’nikov V.P., Mityukhina K.V. Phosphide eutectic microstructure in cast iron of large castings. Vestnik Bryanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. 2008, no. 1, pp. 10–13. (In Russ.).Пикеринг Ф.Б. Физическое металловедение и разработка сталей. – М.: Металлургия, 1982. – 182 с.Pickering F. Brian. Physical metallurgy and the design of steels. Applied Science Publishers, 1978, 275 p. (Russ.ed.: Pickering F.B. Fizicheskoe metallovedenie i razrabotka stalei. Moscow: Metallurgiya, 1982. 182 p.).Конева Н.А., Козлов Э.В. Физическая природа стадийности пластической деформации // Изв. вуз. Физика. 1990. № 2. С. 89 – 106.Koneva N.A., Kozlov E.V. The physical nature of stages of plastic deformation. Izvestiya vuzov. Fizika. 1990, no. 2, pp. 89–106. (In Russ.).Феллоуз Д. Фрактография и атлас фрактограмм. – М.: Металлургия, 1982. – 490 с.Fellows J.A. Fractography and Atlas of Fractographs. 8th ed. Metals Park, Ohio, 1974. (Russ.ed.: Fellows J. Fraktografiya i atlas fraktogramm. Moscow: Metallurgiya, 1982. 490 p.).Langford G. Deformation of Pearlite // Metallurgical Transactions A. 1977. Vol. 8A. No. 6. P. 861 – 875.Langford G. Deformation of Pearlite. Metallurgical Transactions A. 1977. Vol. 8A, no. 6, pp. 861–875.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.