ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУНЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК ИЗ СЛОЖНОЛЕГИРОВАННОЙ ЛАТУНИ ДЛЯ АВТОМОБИЛЕСТРОЕНИЯ
|
Актуальность темы
В настоящее время медные сплавы находят широкое применение в машиностроении. Требуемый уровень механических и эксплуатационных свойств постоянно повышается из-за возрастающих требований к надежности изделий и их ресурсу работы. Необходимое сочетание эксплуатационных свойств изделий, таких как износостойкость, коррозионная стойкость и др., технологичности при производстве деталей и цены обеспечивают сложнолегированные латуни. Качество полуфабрикатов, из которых изготавливаются детали ответственного назначения, во многом зависит от качества литых заготовок. Так, износостойкость является одним из основных свойств, которое определяет долговечность работы деталей, эксплуатирующихся в условиях износа. Износостойкость обеспечивается фазовым составом сплава, равномерностью распределения фаз, объемной долей, морфологией и их размером. Требуемые параметры структуры можно получить управляя соотношением легирующих элементов в составе многокомпонентного сплава. Некоторые химические элементы, входящие в состав сложнолегированных латуней, растворяются в матрице сплава, увеличивая его твердость и коррозионную стойкость, другие элементы за счет химического сродства образуют интерметаллидные соединения, которые армируют сплав и придают ему износостойкость. Такие параметры структуры, как размер и равномерность распределения интерметаллидных частиц, формируются на стадии литья. В настоящее время разработана технология плавки и литья сложнолегированных латуней марок ЛМцАЖН 59-3,5-2,5-0,5-0,4, ЛМцАЖКС 70-7-5-2-2-1, ЛМцСКА 58-2-2-1-1, ЛМцКНС 58-3-1,5-1,5-1. Однако необходимость использования новых сплавов для изготовления деталей ответственного назначения требует разработки технологии их получения с учетом состава сплава и особенностей формирования структуры. В связи с этим является важной и актуальной задача изучения особенностей формирования структуры и свойств сложнолегированной износостойкой латуни марки ЛМцАКНХ 62-3-2-0,8-0,4-0,2 с целью разработки технологии ее плавки и литья.
Работа выполнена в рамках исследований, включенных в следующие государственные программы:
- НИР № 7.1833.2011 «Теоретическое и экспериментальное исследование механизма физических воздействий на кристаллизующийся расплав и защитные покрытия сплавов на основе металлов 4 периода, обладающих специальными свойствами»;
- НИР № 11.569.2014/К «Технология комплексной переработки
медьсодержащего сырья и производства высококачественных изделий из меди».
Степень разработанности темы исследования
В последние десятилетия сложнолегированные латуни находят широкое применение в автомобилестроении благодаря сочетанию таких факторов, как высокие эксплуатационные характеристики, невысокая стоимость, технологичность при изготовлении деталей. Поскольку качество деталей и полуфабрикатов из сложнолегированных латуней зависит от структуры и качества непрерывнолитых заготовок, этим вопросам отводится большое внимание в трудах отечественных ученых. Вопросами получения качественных литых заготовок занимались следующие ученые: Кац А.М., Шадек Е.Г., Добаткин В.И., Чурсин В.М., Рутес В.С и др. Задачи получения требуемой микроструктуры рассматривали зарубежные и отечественные ученые: Mindivan H., Sundberg M., Atsumi H., Мысик Р.К., Титова А.Г., Котов Д.А., Пугачева Н. Б., Гершман Г.Б., Тропотов А.В. и др. Однако необходимость освоения производства деталей из новых сплавов, в состав которых наряду с Мп, 81, А1, N1 входят Сг, V, /г и др. элементы, требует дополнительного изучения особенностей формирования структуры и свойств сплавов.
Цель работы: изучение особенностей формирования структуры и свойств литых заготовок из сложнолегированной латуни, содержащей А1, Мп, 81, N1, Сг, для изготовления деталей ответственного назначения, работающих в условиях износа и при высоких удельных нагрузках, с целью разработки технологии полунепрерывного литья латуни, обеспечивающей формирование заданных структуры и свойств литых заготовок и готовых деталей.
Задачи исследования:
1. Исследовать особенности формирования структуры сложнолегированной латуни, полученной при различных способах легирования хромом, и изучить её свойства.
2. Изучить влияние содержания хрома в составе сложнолегированной латуни на её структуру, механические и эксплуатационные свойства.
3. Определить критические температуры при затвердевании и исследовать теплофизические свойства сложнолегированной латуни в зависимости от температуры.
4. Разработать технологию плавки и полунепрерывного литья слитков сложнолегированной латуни марки ЛМцАКНХ 62-3-2-0,8-0,4-0,2 для последующей пластической обработки со структурой и свойствами, обеспечивающими регламентированный уровень свойств готовых деталей.
Научная новизна:
1. Выявлен механизм формирования интерметаллидов округлой формы в структуре сложнолегированной латуни, содержащей хром, сердцевина которых представляет силицид хрома, а периферия - силицид марганца.
2. Установлена взаимосвязь между содержанием хрома в составе сложнолегированной латуни, объемной долей интерметаллидов округлой формы в структуре и интенсивностью изнашивания сплава.
3. Определены критические температуры при затвердевании и теплофизические свойства сложнолегированной латуни марки ЛМцАКНХ 62-3-2-0,8-0,4-0,2, позволившие оценить глубину лунки жидкого металла при полунепрерывном литье и установить температуру и предельную скорость литья.
Теоретическая и практическая значимость работы
Результаты работы расширяют представления об особенностях формирования структуры и свойств литых заготовок из сложнолегированной латуни марки ЛМцАКНХ 62-3-2-0,8-0,4-0,2 для изготовления деталей, работающих в условиях износа и при высоких удельных нагрузках. Разработан технологический регламент плавки и литья сложнолегированной латуни марки ЛМцАКНХ 62-3-2-0,8-0,4-0,2, позволяющий получать качественные литые заготовки. Предложенная технология прошла апробирование в промышленных условиях на ОАО «Ревдинский завод по обработке цветных металлов». Полученные результаты исследования могут быть использованы отечественными и зарубежными автомобильными заводами при освоении производства автокомпонентов для решения задачи импортозамещения, поставленной правительством Российской Федерации в рамках Федерального закона № 488-ФЗ от 31.12.2014 г. «О промышленной политике в Российской Федерации».
Методология и методы диссертационного исследования
В основу методологии исследования положены труды зарубежных и отечественных ученых: Шадека Е.Г., Каца А.М., Курбаткина И.И., Тропотова А.В., Mindivan H., Panagopoulos C.N. С целью решения задач, поставленных в рамках диссертационной работы, использовались следующие методы: оптическая микроскопия, сканирующая и растровая электронная микроскопия, энергодисперсионный спектральный анализ, фрактографический анализ, трибологические испытания, дифференциальный термический анализ, регрессионный анализ.
На защиту выносятся:
1. Результаты исследования структуры сложнолегированной латуни, полученной при различных способах легирования хромом.
2. Результаты изучения влияния содержания хрома в составе сложнолегированной латуни на её структуру и свойства.
3. Результаты определения критических температур при затвердевании и исследования теплофизических свойств сложнолегированной латуни марки ЛМцАКНХ 62-3-2-0,8-0,4-0,2 в зависимости от температуры.
4. Результаты сравнительной оценки интенсивности изнашивания образцов из сложнолегированной латуни с различным содержанием хрома.
Степень достоверности и апробация результатов
Достоверность полученных экспериментальных данных и выводов, а также рекомендаций, предложенных в работе, подтверждается использованием современных методов исследования и передового прикладного программного обеспечения. Обработка экспериментальных данных проводилась с использованием методов математической обработки статистических данных. Разработанный и предложенный технологический регламент плавки и литья латуни марки ЛМцАКНХ 62-3-2-0,8-0,4-0,2 прошел успешные промышленные испытания в условиях ОАО «Ревдинский завод по обработке цветных металлов». Текст диссертации проверен на отсутствие недобросовестного заимствования с помощью программы «Антиплагиат.ВУЗ».
Основные результаты диссертационной работы были доложены и обсуждены на Sino-Russian Symposium on Advanced Materials and Processing Technology, Qingdao, China, 2014 г.; Международной научно-практической конференции «Литейное производство сегодня и завтра», г. Санкт-Петербург, 2014 г.; XII Съезде литейщиков России, г. Н. Новгород, 2015 г.; IV Международной интерактивной научно-практической конференции «Инновации в материаловедении и металлургии», г. Екатеринбург, 2015 г.; Международной научно-технической конференции «Проблемы и достижения в инновационных материалах и технологиях машиностроения», г. Комсомольск-на-Амуре, 2015 г.; XIV Российской конференции «Строение и свойства металлических и шлаковых расплавов», г. Екатеринбург, 2015 г.
Личный вклад соискателя заключается в постановке цели и задач работы, проведении исследований, обработке и анализе результатов, формулировании выводов, написании статей и тезисов докладов.
Публикации
По теме диссертационной работы опубликовано 9 научных работ, в том числе 2 статьи в рецензируемых научных изданиях, определенных ВАК.
Структура и объем диссертации
Диссертационная работа изложена на 167 страницах машинописного текста, включает 63 рисунка, 15 таблиц и состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 145 источников отечественных и зарубежных авторов и трех приложений.
В настоящее время медные сплавы находят широкое применение в машиностроении. Требуемый уровень механических и эксплуатационных свойств постоянно повышается из-за возрастающих требований к надежности изделий и их ресурсу работы. Необходимое сочетание эксплуатационных свойств изделий, таких как износостойкость, коррозионная стойкость и др., технологичности при производстве деталей и цены обеспечивают сложнолегированные латуни. Качество полуфабрикатов, из которых изготавливаются детали ответственного назначения, во многом зависит от качества литых заготовок. Так, износостойкость является одним из основных свойств, которое определяет долговечность работы деталей, эксплуатирующихся в условиях износа. Износостойкость обеспечивается фазовым составом сплава, равномерностью распределения фаз, объемной долей, морфологией и их размером. Требуемые параметры структуры можно получить управляя соотношением легирующих элементов в составе многокомпонентного сплава. Некоторые химические элементы, входящие в состав сложнолегированных латуней, растворяются в матрице сплава, увеличивая его твердость и коррозионную стойкость, другие элементы за счет химического сродства образуют интерметаллидные соединения, которые армируют сплав и придают ему износостойкость. Такие параметры структуры, как размер и равномерность распределения интерметаллидных частиц, формируются на стадии литья. В настоящее время разработана технология плавки и литья сложнолегированных латуней марок ЛМцАЖН 59-3,5-2,5-0,5-0,4, ЛМцАЖКС 70-7-5-2-2-1, ЛМцСКА 58-2-2-1-1, ЛМцКНС 58-3-1,5-1,5-1. Однако необходимость использования новых сплавов для изготовления деталей ответственного назначения требует разработки технологии их получения с учетом состава сплава и особенностей формирования структуры. В связи с этим является важной и актуальной задача изучения особенностей формирования структуры и свойств сложнолегированной износостойкой латуни марки ЛМцАКНХ 62-3-2-0,8-0,4-0,2 с целью разработки технологии ее плавки и литья.
Работа выполнена в рамках исследований, включенных в следующие государственные программы:
- НИР № 7.1833.2011 «Теоретическое и экспериментальное исследование механизма физических воздействий на кристаллизующийся расплав и защитные покрытия сплавов на основе металлов 4 периода, обладающих специальными свойствами»;
- НИР № 11.569.2014/К «Технология комплексной переработки
медьсодержащего сырья и производства высококачественных изделий из меди».
Степень разработанности темы исследования
В последние десятилетия сложнолегированные латуни находят широкое применение в автомобилестроении благодаря сочетанию таких факторов, как высокие эксплуатационные характеристики, невысокая стоимость, технологичность при изготовлении деталей. Поскольку качество деталей и полуфабрикатов из сложнолегированных латуней зависит от структуры и качества непрерывнолитых заготовок, этим вопросам отводится большое внимание в трудах отечественных ученых. Вопросами получения качественных литых заготовок занимались следующие ученые: Кац А.М., Шадек Е.Г., Добаткин В.И., Чурсин В.М., Рутес В.С и др. Задачи получения требуемой микроструктуры рассматривали зарубежные и отечественные ученые: Mindivan H., Sundberg M., Atsumi H., Мысик Р.К., Титова А.Г., Котов Д.А., Пугачева Н. Б., Гершман Г.Б., Тропотов А.В. и др. Однако необходимость освоения производства деталей из новых сплавов, в состав которых наряду с Мп, 81, А1, N1 входят Сг, V, /г и др. элементы, требует дополнительного изучения особенностей формирования структуры и свойств сплавов.
Цель работы: изучение особенностей формирования структуры и свойств литых заготовок из сложнолегированной латуни, содержащей А1, Мп, 81, N1, Сг, для изготовления деталей ответственного назначения, работающих в условиях износа и при высоких удельных нагрузках, с целью разработки технологии полунепрерывного литья латуни, обеспечивающей формирование заданных структуры и свойств литых заготовок и готовых деталей.
Задачи исследования:
1. Исследовать особенности формирования структуры сложнолегированной латуни, полученной при различных способах легирования хромом, и изучить её свойства.
2. Изучить влияние содержания хрома в составе сложнолегированной латуни на её структуру, механические и эксплуатационные свойства.
3. Определить критические температуры при затвердевании и исследовать теплофизические свойства сложнолегированной латуни в зависимости от температуры.
4. Разработать технологию плавки и полунепрерывного литья слитков сложнолегированной латуни марки ЛМцАКНХ 62-3-2-0,8-0,4-0,2 для последующей пластической обработки со структурой и свойствами, обеспечивающими регламентированный уровень свойств готовых деталей.
Научная новизна:
1. Выявлен механизм формирования интерметаллидов округлой формы в структуре сложнолегированной латуни, содержащей хром, сердцевина которых представляет силицид хрома, а периферия - силицид марганца.
2. Установлена взаимосвязь между содержанием хрома в составе сложнолегированной латуни, объемной долей интерметаллидов округлой формы в структуре и интенсивностью изнашивания сплава.
3. Определены критические температуры при затвердевании и теплофизические свойства сложнолегированной латуни марки ЛМцАКНХ 62-3-2-0,8-0,4-0,2, позволившие оценить глубину лунки жидкого металла при полунепрерывном литье и установить температуру и предельную скорость литья.
Теоретическая и практическая значимость работы
Результаты работы расширяют представления об особенностях формирования структуры и свойств литых заготовок из сложнолегированной латуни марки ЛМцАКНХ 62-3-2-0,8-0,4-0,2 для изготовления деталей, работающих в условиях износа и при высоких удельных нагрузках. Разработан технологический регламент плавки и литья сложнолегированной латуни марки ЛМцАКНХ 62-3-2-0,8-0,4-0,2, позволяющий получать качественные литые заготовки. Предложенная технология прошла апробирование в промышленных условиях на ОАО «Ревдинский завод по обработке цветных металлов». Полученные результаты исследования могут быть использованы отечественными и зарубежными автомобильными заводами при освоении производства автокомпонентов для решения задачи импортозамещения, поставленной правительством Российской Федерации в рамках Федерального закона № 488-ФЗ от 31.12.2014 г. «О промышленной политике в Российской Федерации».
Методология и методы диссертационного исследования
В основу методологии исследования положены труды зарубежных и отечественных ученых: Шадека Е.Г., Каца А.М., Курбаткина И.И., Тропотова А.В., Mindivan H., Panagopoulos C.N. С целью решения задач, поставленных в рамках диссертационной работы, использовались следующие методы: оптическая микроскопия, сканирующая и растровая электронная микроскопия, энергодисперсионный спектральный анализ, фрактографический анализ, трибологические испытания, дифференциальный термический анализ, регрессионный анализ.
На защиту выносятся:
1. Результаты исследования структуры сложнолегированной латуни, полученной при различных способах легирования хромом.
2. Результаты изучения влияния содержания хрома в составе сложнолегированной латуни на её структуру и свойства.
3. Результаты определения критических температур при затвердевании и исследования теплофизических свойств сложнолегированной латуни марки ЛМцАКНХ 62-3-2-0,8-0,4-0,2 в зависимости от температуры.
4. Результаты сравнительной оценки интенсивности изнашивания образцов из сложнолегированной латуни с различным содержанием хрома.
Степень достоверности и апробация результатов
Достоверность полученных экспериментальных данных и выводов, а также рекомендаций, предложенных в работе, подтверждается использованием современных методов исследования и передового прикладного программного обеспечения. Обработка экспериментальных данных проводилась с использованием методов математической обработки статистических данных. Разработанный и предложенный технологический регламент плавки и литья латуни марки ЛМцАКНХ 62-3-2-0,8-0,4-0,2 прошел успешные промышленные испытания в условиях ОАО «Ревдинский завод по обработке цветных металлов». Текст диссертации проверен на отсутствие недобросовестного заимствования с помощью программы «Антиплагиат.ВУЗ».
Основные результаты диссертационной работы были доложены и обсуждены на Sino-Russian Symposium on Advanced Materials and Processing Technology, Qingdao, China, 2014 г.; Международной научно-практической конференции «Литейное производство сегодня и завтра», г. Санкт-Петербург, 2014 г.; XII Съезде литейщиков России, г. Н. Новгород, 2015 г.; IV Международной интерактивной научно-практической конференции «Инновации в материаловедении и металлургии», г. Екатеринбург, 2015 г.; Международной научно-технической конференции «Проблемы и достижения в инновационных материалах и технологиях машиностроения», г. Комсомольск-на-Амуре, 2015 г.; XIV Российской конференции «Строение и свойства металлических и шлаковых расплавов», г. Екатеринбург, 2015 г.
Личный вклад соискателя заключается в постановке цели и задач работы, проведении исследований, обработке и анализе результатов, формулировании выводов, написании статей и тезисов докладов.
Публикации
По теме диссертационной работы опубликовано 9 научных работ, в том числе 2 статьи в рецензируемых научных изданиях, определенных ВАК.
Структура и объем диссертации
Диссертационная работа изложена на 167 страницах машинописного текста, включает 63 рисунка, 15 таблиц и состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 145 источников отечественных и зарубежных авторов и трех приложений.
1. Анализ свойств сплавов, применяемых для изготовления деталей, работающих в условиях износа и высоких удельных нагрузок, показал, что необходимый комплекс механических и эксплуатационных свойств обеспечивается структурой сплава: соотношением a- и ß'-фаз, объемной долей интерметаллидов, а также их размером и морфологией.
2. Установлено, что степень усвоения хрома зависит от температуры расплава меди, времени выдержки и размера кусков хрома. При размере кусков хрома 20.30 мм в течение 30.40 минут усваивается 80.90 % хрома. Для обработки экспериментальных данных использована методика полного факторного эксперимента. Получено уравнение регрессии, проверена его адекватность.
3. Экспериментально установлено, что на степень усвоения хрома расплавом латуни ЛМцАКНХ 62-3-2-0,8-0,4-0,2 оказывает влияние способ легирования. При использовании чистого хрома в структуре латуни обнаружены скопления частиц нерастворившегося хрома. Ввиду высокого содержания цинка в составе латуни нагрев расплава выше температуры 1200 °C и продолжительная выдержка при высоких температурах невозможны из-за интенсивной пульсации расплава и испарения цинка, а также потерь легирующих элементов в результате угара.
4. Металлографический анализ структуры латуни марки 62-3-2-0,8-0,4-0,2, выплавленной с использованием лигатур СиСг10 и Си8117Сг10, показал, что в структуре присутствуют интерметаллиды различной морфологии и состава. Кроме интерметаллидов стержневидной формы, присутствуют интерметаллиды округлой формы: центральная область интерметаллида обогащена хромом и кремнием, а периферийная область обогащена марганцем и кремнием.
5. Анализ микроструктуры слитков латуни марки ЛМцАКНХ 62-3-2-0,8-0,4-0,2 с различным содержанием хрома показал, что при увеличении содержания хрома значительно изменяется морфология и размер интерметаллидных включений. В структуре сплава, не содержащего в своем составе хром, наблюдаются интерметаллиды стержневидной формы, длина которых достигает 30.40 мкм, ширина не превышает 1.1,5 мкм. При этом интерметаллиды распределены неравномерно и расположены в основном по границам зерен. При увеличении содержания хрома в сплаве от 0,05 до 0,33 мас.% наряду со стержневидными интерметаллидами появляются округлые интерметаллиды. Длина стержневидного интерметаллида уменьшается до 15 мкм, а ширина увеличивается до 3,5 мкм.
6. Микрорентгеноспектральным анализом установлено, что оболочка интерметаллида округлой формы представляет собой соединение силицид марганца со стехиометрической формулой М1Ан и химическим составом 26,69 % 81 и 62,04 % Мп. Сердцевина такого интерметаллида имеет химический состав 16,60 % 81 и 77,06 % Сг
7. Установлено, что с повышением содержания хрома в сплаве количество
интерметаллидов округлой формы увеличивается. Определено содержание хрома в сплаве (0,17.0,23 мас.%), которое обеспечивает высокую твердость 291,12.298,80 НВ и минимальную интенсивность изнашивания 1и=4,2.5,5. По результатам исследования подана заявка на патент «Сплав на основе меди».
8. С применением дифференциального термического анализа определены критические температуры сплава марки ЛМцАКНХ 62-3-2-0,8-0,4-0,2. Температура ликвидус составляет 930 °С, температура солидус - 900 °С, это позволяет отнести сплав к группе узкоинтервальных сплавов. Установлено, что в твердом состоянии латунь претерпевает два фазовых превращения. Начало первого превращения отмечено при температуре 750 °С, начало второго - при температуре 515 °С. Описан предполагаемый механизм фазовых превращений, протекающих в латуни при кристаллизации и последующем охлаждении. Полученные данные позволили рекомендовать технологические параметры плавки и литья слитков.
9. Изучены теплофизические свойства сплава марки ЛМцАКНХ 62-3-2-0,8-0,4-0,2 (удельная теплопроводность, удельная теплоемкость, плотность) в интервале температур 50.900 °С. Полученные результаты использованы для расчета глубины лунки жидкого металла при литье латуни в зависимости от скорости литья.
10. Анализ химического состава слитков из сплава марки ЛМцАКНХ 62-3-2-0,8-0,4-0,2, выплавленного с использованием лигатуры СиСг10, показал, что хром распределен неравномерно по сечению и высоте слитка. Результаты поэлементного картирования свидетельствуют о том, что в структуре сплава присутствуют скопления включений и крупные включения нерастворившегося хрома состава (мас.%): Сг 94,43, Мп 4,32, 81 1,25. По сечению слитка наблюдается неравномерность твердости: в периферийной зоне слитка - 226,9 НВ, на ^ радиуса - 221,1 НВ, в центральной зоне слитка - 196,3 НВ.
11. Анализ химического состава слитков из сплава ЛМцАКНХ 62-3-2-0,8-0,4-0,2, выплавленного с использованием лигатуры Си8Н7Сг10, показал, что хром равномерно распределен по сечению и высоте слитка. Твердость сплава в периферийной зоне слитка составляет 222,1 НВ, на ^ радиуса - 228,8 НВ, в центральной зоне слитка - 221,1 НВ. Металлографическим анализом установлено, что интерметаллиды распределены равномерно, в структуре отсутствуют включения нерастворившегося хрома. В микроструктуре наблюдается большое количество интерметаллидов стержневидной формы длиной порядка 15.20 мкм и шириной порядка 3.4 мкм. В незначительном количестве присутствуют интерметаллиды округлой формы.
12. Анализ микроструктуры прессованной трубы из сплава марки ЛМцАКНХ 62-3-2-0,8-0,4-0,2 показал, что она характеризуется наличием трех структурных составляющих: а-фазы, которая присутствует в виде округлых зерен, Р'-фазы, которая распределена равномерно по всей плоскости шлифа, и равномерно распределенных интерметаллидов стержневидной и округлой формы. Объемная доля а-фазы составляет 39 %, интерметаллидов 12 %. Определена микротвердость интерметаллидов разной морфологии и размера. Установлено, что микротвердость центральной части округлых интерметаллидов составляет 1500.1600 НУ, микротвердость мелких и крупных стержневидных интерметаллидов - 600.900 НУ.
13. Проведена сравнительная оценка интенсивности изнашивания образца, отобранного от трубы из сплава марки ЛМцАЖКС 70-7-5-2-2-1 и образца, отобранного от трубы из сплава марки ЛМцАКНХ 62-3-2-0,8-0,4-0,2. Установлено, что интенсивность изнашивания Н образца из сплава ЛМцАКНХ 62-3-2-0,8-0,4-0,2 составляет 5,7, что на 30 % меньше интенсивности изнашивания образца из сплава ЛМцАЖКС 70-7-5-2-2-1 (!и=8,15).
14. Разработан технологический регламент плавки и литья сложнолегированной
латуни марки ЛМцАКНХ 62-3-2-0,8-0,4-0,2, согласно которому выплавку сплава необходимо производить с использованием лигатуры Си8Н7Сг10. Отливка слитков должна осуществляться в кристаллизаторы, оснащенные «глухими» гильзами и спрейерами вторичного рассредоточенного охлаждения. Температура разливки сплава должна составлять 1130.1160 °С, давление воды в кристаллизаторе 40.80 кПа, скорость литья 2,5.. .3,0 м/ч.
2. Установлено, что степень усвоения хрома зависит от температуры расплава меди, времени выдержки и размера кусков хрома. При размере кусков хрома 20.30 мм в течение 30.40 минут усваивается 80.90 % хрома. Для обработки экспериментальных данных использована методика полного факторного эксперимента. Получено уравнение регрессии, проверена его адекватность.
3. Экспериментально установлено, что на степень усвоения хрома расплавом латуни ЛМцАКНХ 62-3-2-0,8-0,4-0,2 оказывает влияние способ легирования. При использовании чистого хрома в структуре латуни обнаружены скопления частиц нерастворившегося хрома. Ввиду высокого содержания цинка в составе латуни нагрев расплава выше температуры 1200 °C и продолжительная выдержка при высоких температурах невозможны из-за интенсивной пульсации расплава и испарения цинка, а также потерь легирующих элементов в результате угара.
4. Металлографический анализ структуры латуни марки 62-3-2-0,8-0,4-0,2, выплавленной с использованием лигатур СиСг10 и Си8117Сг10, показал, что в структуре присутствуют интерметаллиды различной морфологии и состава. Кроме интерметаллидов стержневидной формы, присутствуют интерметаллиды округлой формы: центральная область интерметаллида обогащена хромом и кремнием, а периферийная область обогащена марганцем и кремнием.
5. Анализ микроструктуры слитков латуни марки ЛМцАКНХ 62-3-2-0,8-0,4-0,2 с различным содержанием хрома показал, что при увеличении содержания хрома значительно изменяется морфология и размер интерметаллидных включений. В структуре сплава, не содержащего в своем составе хром, наблюдаются интерметаллиды стержневидной формы, длина которых достигает 30.40 мкм, ширина не превышает 1.1,5 мкм. При этом интерметаллиды распределены неравномерно и расположены в основном по границам зерен. При увеличении содержания хрома в сплаве от 0,05 до 0,33 мас.% наряду со стержневидными интерметаллидами появляются округлые интерметаллиды. Длина стержневидного интерметаллида уменьшается до 15 мкм, а ширина увеличивается до 3,5 мкм.
6. Микрорентгеноспектральным анализом установлено, что оболочка интерметаллида округлой формы представляет собой соединение силицид марганца со стехиометрической формулой М1Ан и химическим составом 26,69 % 81 и 62,04 % Мп. Сердцевина такого интерметаллида имеет химический состав 16,60 % 81 и 77,06 % Сг
7. Установлено, что с повышением содержания хрома в сплаве количество
интерметаллидов округлой формы увеличивается. Определено содержание хрома в сплаве (0,17.0,23 мас.%), которое обеспечивает высокую твердость 291,12.298,80 НВ и минимальную интенсивность изнашивания 1и=4,2.5,5. По результатам исследования подана заявка на патент «Сплав на основе меди».
8. С применением дифференциального термического анализа определены критические температуры сплава марки ЛМцАКНХ 62-3-2-0,8-0,4-0,2. Температура ликвидус составляет 930 °С, температура солидус - 900 °С, это позволяет отнести сплав к группе узкоинтервальных сплавов. Установлено, что в твердом состоянии латунь претерпевает два фазовых превращения. Начало первого превращения отмечено при температуре 750 °С, начало второго - при температуре 515 °С. Описан предполагаемый механизм фазовых превращений, протекающих в латуни при кристаллизации и последующем охлаждении. Полученные данные позволили рекомендовать технологические параметры плавки и литья слитков.
9. Изучены теплофизические свойства сплава марки ЛМцАКНХ 62-3-2-0,8-0,4-0,2 (удельная теплопроводность, удельная теплоемкость, плотность) в интервале температур 50.900 °С. Полученные результаты использованы для расчета глубины лунки жидкого металла при литье латуни в зависимости от скорости литья.
10. Анализ химического состава слитков из сплава марки ЛМцАКНХ 62-3-2-0,8-0,4-0,2, выплавленного с использованием лигатуры СиСг10, показал, что хром распределен неравномерно по сечению и высоте слитка. Результаты поэлементного картирования свидетельствуют о том, что в структуре сплава присутствуют скопления включений и крупные включения нерастворившегося хрома состава (мас.%): Сг 94,43, Мп 4,32, 81 1,25. По сечению слитка наблюдается неравномерность твердости: в периферийной зоне слитка - 226,9 НВ, на ^ радиуса - 221,1 НВ, в центральной зоне слитка - 196,3 НВ.
11. Анализ химического состава слитков из сплава ЛМцАКНХ 62-3-2-0,8-0,4-0,2, выплавленного с использованием лигатуры Си8Н7Сг10, показал, что хром равномерно распределен по сечению и высоте слитка. Твердость сплава в периферийной зоне слитка составляет 222,1 НВ, на ^ радиуса - 228,8 НВ, в центральной зоне слитка - 221,1 НВ. Металлографическим анализом установлено, что интерметаллиды распределены равномерно, в структуре отсутствуют включения нерастворившегося хрома. В микроструктуре наблюдается большое количество интерметаллидов стержневидной формы длиной порядка 15.20 мкм и шириной порядка 3.4 мкм. В незначительном количестве присутствуют интерметаллиды округлой формы.
12. Анализ микроструктуры прессованной трубы из сплава марки ЛМцАКНХ 62-3-2-0,8-0,4-0,2 показал, что она характеризуется наличием трех структурных составляющих: а-фазы, которая присутствует в виде округлых зерен, Р'-фазы, которая распределена равномерно по всей плоскости шлифа, и равномерно распределенных интерметаллидов стержневидной и округлой формы. Объемная доля а-фазы составляет 39 %, интерметаллидов 12 %. Определена микротвердость интерметаллидов разной морфологии и размера. Установлено, что микротвердость центральной части округлых интерметаллидов составляет 1500.1600 НУ, микротвердость мелких и крупных стержневидных интерметаллидов - 600.900 НУ.
13. Проведена сравнительная оценка интенсивности изнашивания образца, отобранного от трубы из сплава марки ЛМцАЖКС 70-7-5-2-2-1 и образца, отобранного от трубы из сплава марки ЛМцАКНХ 62-3-2-0,8-0,4-0,2. Установлено, что интенсивность изнашивания Н образца из сплава ЛМцАКНХ 62-3-2-0,8-0,4-0,2 составляет 5,7, что на 30 % меньше интенсивности изнашивания образца из сплава ЛМцАЖКС 70-7-5-2-2-1 (!и=8,15).
14. Разработан технологический регламент плавки и литья сложнолегированной
латуни марки ЛМцАКНХ 62-3-2-0,8-0,4-0,2, согласно которому выплавку сплава необходимо производить с использованием лигатуры Си8Н7Сг10. Отливка слитков должна осуществляться в кристаллизаторы, оснащенные «глухими» гильзами и спрейерами вторичного рассредоточенного охлаждения. Температура разливки сплава должна составлять 1130.1160 °С, давление воды в кристаллизаторе 40.80 кПа, скорость литья 2,5.. .3,0 м/ч.
Подобные работы
- ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУНЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК ИЗ СЛОЖНОЛЕГИРОВАННОЙ ЛАТУНИ ДЛЯ АВТОМОБИЛЕСТРОЕНИЯ
Диссертации (РГБ), металлургия. Язык работы: Русский. Цена: 4340 р. Год сдачи: 2016 - Исследование влияния технологического нагрева на свойства латуней с интерметаллидным упрочнением
Бакалаврская работа, материаловедение . Язык работы: Русский. Цена: 4600 р. Год сдачи: 2023
Заказать работу
Заявка на оценку стоимости
Это краткая форма заказа. После ее заполнения вы перейдете на полную форму заказа работы
Каталог работ (149820)
- Бакалаврская работа (38421)
- Диссертация (978)
- Магистерская диссертация (22152)
- Дипломные работы, ВКР (60504)
- Главы к дипломным работам (2138)
- Курсовые работы (10523)
- Контрольные работы (6265)
- Отчеты по практике (1357)
- Рефераты (1481)
- Задачи, тесты, ПТК (631)
- Ответы на вопросы (155)
- Статьи, Эссе, Сочинения (942)
- Бизнес-планы (51)
- Презентации (106)
- РГР (84)
- Авторефераты (РГБ) (1692)
- Диссертации (РГБ) (1882)
- Прочее (458)
Новости
06.01.2018
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
Помощь в выполнении учебных и научных работ на заказ ОФОРМИТЬ ЗАКАЗ
дальше»» Все новости
Статьи
- Где лучше заказывать диссертации и дипломные?
- Выполнение научных статей
- Подготовка диссертаций
- Подводные камни при написании магистерской работы
- Помощь в выполнении дипломных работ
»» Все статьи
Заказать работу
Заявка на оценку стоимости
Это краткая форма заказа. После ее заполнения вы перейдете на полную форму заказа работы
