Введение 4
1 Анализ предметной области 6
1.1 Общие сведения о чугунах 6
1.2 Чугуны с вермикулярным графитом - нормативные требования к их
структуре и свойствам 7
1.3 Влияние химических элементов на структурообразование
высокопрочных чугунов 13
1.4 Методы исследования структуры и свойств чугунов 18
1.5 Патентный поиск 40
2 Материалы и методы исследования высокопрочных высококремнистых
чугунов с вермикулярным графитом 43
2.1 Материалы исследования 43
2.2 Методы исследования высококремнистых чугунов с вермикулярным
графитом 45
2.3 Обработка экспериментальных данных 53
3 Исследования химического состава, микроструктуры и механических
свойств высокопрочных высококремнистых чугунов с вермикулярным графитом 55
3.1 Исследование химического состава высокопрочных
высококремнистых чугунов с вермикулярным графитом 55
3.2 Исследование микроструктуры высокопрочных высококремнистых
чугунов с вермикулярным графитом 57
3.3 Исследование механических свойств высокопрочных
высококремнистых чугунов с вермикулярным графитом 60
4 Исследование влияния кремния на микроструктуру и механические
свойства высокопрочных чугунов с вермикулярным графитом 64
4.1 Влияние кремния на микроструктуру чугуна с вермикулярным
графитом 64
4.2 Влияние кремния на твердость высокопрочного чугуна с
вермикулярным графитом 65
4.3 Влияние кремния на предел прочности, высокопрочного чугуна с
вермикулярным графитом, при растяжении 66
4.4 Влияние кремния на пластичность (относительное удлинение при
растяжении) 68
5 Мероприятия по обеспечению безопасности жизнедеятельности при
работе в лаборатории 70
Заключение: 79
Список использованной литературы: 81
В целом практика последних десятилетий свидетельствует о перспективности использования в промышленности чугуна с вермикулярным графитом как конструктивного материала.
Широкое применение чугунов с вермикулярным графитом (ЧВГ) обусловлено уникальным сочетанием физико-механических и литейных свойств,
превосходящих свойства легированных и модифицированных серых чугунов,
и ковких чугунов. Детали из этого чугуна обладают высокой надежностью и
долговечностью. По совокупности свойств ЧВГ является наиболее перспективным конструкционным материалом в машиностроении и особенно в автомобилестроении. сечений, при этом сохранив и даже повысив эксплуатационную надежность.
Вопросам теории, практики выплавки, созданию модификаторов и способам модифицирования, посвящено много научных работ отечественных и
зарубежных ученых [1,2].
Однако необходимо отметить, что несмотря на указанные преимущества ЧВГ, область его применения и производства в России по-прежнему
весьма ограничена. Это связано с тем, что при организации серийного производства отливок из этого вида чугуна возникают определенные трудности. В
данный момент изучение структуры и свойств ЧВГ является актуальным.
Объектом исследования в выпускной квалификационной работе является высокопрочный высококремнистый чугун с вермикулярным графитом.
Предмет исследования – химический состав, микроструктура и механические свойства.
В ходе анализа научно-технической литературы установили, что наиболее важными для контроля высококремнистых высокопрочных чугунов являются: микроструктурный анализ, количественный химический анализ и механические испытания (испытания на твердость, растяжение и относительное
удлинение).
В ходе экспериментальных исследований опытных образцов чугуна
установлено, что:
Полученные опытные образцы чугунов имеют следующий химический состав (мас. %): С – 2,96-3,15; Si – 2,84-4,08; Mg – 0,012-0,013; Ce –
0,13; Ni – 0,007-0,015; S – 0,014-0,015; Mn – 0,27-0,28; Cr – 0,027-0,03; Cu –
0,006-0,007; Ti – 0,01-0,011; P – 0,048-0,049; Mo –0,006; Al – 0,019-0,026. Содержание большинства химических элементов в опытных образцах приблизительно одинаково, отличие имеют C, Si, Ni, Al.
Микроструктура образцов идентична: это высокопрочные чугуны
с вермикулярным графитом, доля которого – 60-90%. Образцы имеют перлитно-ферритную (Перлит – 6%, Феррит – 94%) и ферритную (Феррит – 100%)
матрицы.
Твердость опытных образцов находится в диапазоне от 153 до 208
HB. Среднее значение твердости (HB): ковш №2 – 164; ковш №3 – 175; ковш
№5 – 201.
Предел прочности при растяжении (σв) опытных образцов чугуна
находится в диапазоне от 360 до 460 МПа. Средние значения предела прочности при растяжении для ковшей: ковш №2 – 366,67 МПа, ковш №3 – 413,33
МПа и ковш №5 – 440,00 МПа. Среднее значение предела прочности при растяжении: 406,67 МПа. Относительное удлинение (δ) опытных образцов чугуна находится
в диапазоне от 1 до 4,4%. Средние значения для ковшей: ковш №2 – 2,47%,
ковш №3 – 3,40% и ковш №5 – 1,67%. Среднее значение относительного удлинения – 2,51%.
В ходе анализа экспериментальных данных установлено влияние кремния на микроструктуру и механические свойства высокопрочных чугунов с
вермикулярной формой графита:
– установлена линейная зависимость между концентраций кремния и
долей вермикулярного графита в высокопрочных высококремнистых чугунах
с вермикулярным графитом.
– установлена линейная зависимость между концентраций кремния и
твердостью высокопрочного высококремнистого чугуна с вермикулярным
графитом. Кремний легирует феррит, делая его более твердым.
– установлена линейная зависимость между концентраций кремния и
пределом прочности при растяжении высокопрочного высококремнистого чугуна с вермикулярным графитом.
Выполнен: расчет освещения лаборатории – светильники должны быть
расположены в два ряда по две штуки; расчет вентиляции лаборатории
G
пр=Gвыт= 1537,47 м3/ч.
