limЛитье и металлургияLitiyo i Metallurgiya (FOUNDRY PRODUCTION AND METALLURGY)1683-60652414-0406BNTU10.21122/1683-6065-2017-1-123-135lim-1740Research ArticleМатериаловедениеScience of materialsКОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ НА ФАЗОВЫХ ГРАНИЦАХ В ВЫСОКОПРОЧНОМ ЧУГУНЕ ПРИ ГОРЯЧЕМ ВЫДАВЛИВАНИИCOMPUTER MODELING OF STRAINS ON PHASE BOUNDARIES IN DUCTILE CAST IRON AT HOT EXTRUSIONПокровскийА. И.PokrovskyA. I.

г. Минск, ул. Купревича, 10

Minsk, 10, Kuprevicha str.

arturu@tut.byКовтунВ. А.KovtunV. A.

г. Гомель

РябченкоТ. В.RyabchenkoТ. V.

г. Гомель, ул. Кирова, 32а

Gomel, 32a, Kirova str

ХрольИ. Н.KhrolI.

г. Минск, пр. Партизанский, 2, кор. 4

Minsk, 2, Partizanskiy ave.

Физико-технический институт НАН БеларусиБеларусьPhysical-Engineering Institute of the NAS of BelarusBelarusГомельский филиал университета гражданской защитыБеларусьGomel branch of University of civil defenseBelarusИнститут механики металлополимерных систем имени В. А. Белого НАН БеларусиБеларусьV.A. Belyi Metal Polymer Research InstituteBelarusМинистерство промышленности Республики БеларусьБеларусьMinistry of Industry of the Republic of BelarusBelarus20171403201701123135Copyright © Покровский А.И., Ковтун В.А., Рябченко Т.В., Хроль И.Н., 20172017Покровский А.И., Ковтун В.А., Рябченко Т.В., Хроль И.Н.Pokrovsky A.I., Kovtun V.A., Ryabchenko Т.V., Khrol I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://lim.bntu.by/jour/article/view/1740

Выполнено компьютерное моделирование распределения напряжений в структуре высокопрочного чугуна с феррито-перлитной матрицей и включениями шаровидного графита по мере увеличения степени деформации в условиях прямого горячего выдавливания. С использованием программной системы конечно-элементного анализа ANSYS получены численные значения напряжений на границах раздела фаз феррит-перлит, графит-феррит, а также внутри графитного включения. Проанализировано распределение напряжений в исследуемых структурах и обнаружены зоны локального увеличения напряжений. Результаты моделирования сопоставлены с металлографическим анализом и фрактограммами. Полученные результаты могут быть использованы при прогнозировании зон разрушения в изделиях из чугуна. 

The computer modeling of the strain distribution in the structure of ductile iron with ferrite-pearlite matrix and inclusions of spherical graphite dependence on increasing degree of deformation during direct hot extrusion was researched. Using a software system of finite-element analysis ANSYS the numerical values of the strains at the phase boundaries: ferrite-perlite, graphiteferrite and also inside the graphite inclusions were defined. The analysis of the strain distribution in the investigated structures was performed and local zones of increased strains were discovered. The results of modeling are compared with metallographic analysis and fracture patterns. The obtained results could be used in the prediction of fracture zones in the cast iron products. 

горячая пластическая деформациявысокопрочный чугунструктураметаллическая матрицавключения графитаhot plastic deformationductile ironstructuremetal matrixinclusion of graphiteReferencesFundamentals of Materials Science and Engineering: An Integrated Approach / William D. Callister, David G. Rethwisch // Technology & Engineering, New York, 2012. 910 p.Callister W. D., Rethwisch D. G.. Fundamentals of Materials Science and Engineering: An Integrated Approach. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, Inc., 2012. – 910 p.Hans Berns, Werner Theisen. Eisenwerkstoffe. Stahl und Gusseisen. Bochum: Springer, 2008. 417 s.Berns Hans, Theisen Werner. Eisenwerkstoffe. Stahl und Gusseisen. Bochum: Springer, 2008. 417 p.Бунин К. П., Малиночка Я. Н., Таран Ю. Н. Основы металлографии чугуна. М.: Металлургия, 1969. 416 с.Bunin K. P., Malinochka Ya. N., Taran Yu. N. Osnovy metallografii chuguna [Fundamentals of metallography of cast iron]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1969. 416 p.ГОСТ 7293-85. Чугун с шаровидным графитом для отливок. Марки.Mezhgosudarstvennyy standart GOST 7293-85. Chugun s sharovidnym grafitom dlya otlivok. Marki [Intergovernmental Standard GOST 7293-85. Spheroidal graphite iron for casting. Grades].Чугун: Справ. изд. / Под ред. А. Д. Шермана, А. А. Жукова. М.: Металлургия, 1991. 576 с.Chugun: Sprav. izd. [Cast Iron: A Handbook]. Ed. by. A. D. Sherman, A. A. Zhukov. Moscow, Metallurgiya Publ., 1991. 576 p.Покровский А. И. Горячая пластическая деформация чугуна: структура, свойства, технологические основы. Минск: Беларуская навука, 2010. 256 с.Pokrovskiy A. I. Goryachaya plasticheskaya deformaciya chuguna: struktura, svojstva, tekhnologicheskie osnovy [Hot Plastic Deformation of Cast Iron: Structure, Properties, Technology Basics]. Minskkaya navuka Publ., 2010. 256 p.Pokrovskii A. I., Chaus A. S., Kunovskii E. B. Effect of the shape of graphite inclusions on acoustic characteristics of articles from cast and deformed iron // Metal Science and Heat Treatment (изд. Springer). 2011. Vol. 53, no. 7–8. P. 311–317.Pokrovskiy A. I., Chaus A. S., Kunovskii E. B. Effect of the shape of graphite inclusions on acoustic characteristics of articles from cast and deformed iron. Metal Science and Heat Treatment (Springer). 2011, vol. 53, no. 7–8, pp. 311–317.Chaus A. S., Sojka J., Pokrovskii A. I. // The Physics of Metals and Metallography (изд. Springer). 2013. Vol. 114, no. 1. P. 85–94.Chaus A. S., Sojka J., Pokrovskiy A. I. Effect of hot plastic deformation on microstructural changes in cast iron with globular graphite. The Physics of Metals and Metallography (Springer). 2013, vol. 114, no. 1. pp. 85–94.Покровский А. И. Пластическое течение включений цементита и графита при обработке давлением чугуна // Литье и металлургия. 2013. № 1 (69). С. 88–95.Pokrovskij A. I. Plasticheskoe techenie vklyuchenij cementita i grafita pri obrabotke davleniem chuguna [Plastic flow of cementite and graphite impurities at processing by cast iron pressure]. Lit’e i metallurgiya = Foundry production and metallyrgy, 2013, no. 1 (69), pp. 88–95.Белов А. Х., Клейнер М. К., Карпов В. П. Определение уровня деформируемости графитовых включений в чугуне с шаровидным графитом // Совершенствование производства сантехнического оборудования. 1987. Вып. 62. М.: НИИ сантех. С. 55–61.Belov A. H., Klejner M. K., Karpov V. P. Opredelenie urovnya deformiruemosti grafitovyh vklyuchenij v chugune s sharovidnym grafitom [Determination of the deformability level of graphite inclusions in cast iron with nodular graphite]. Sovershenstvovanie proizvodstva santekhnicheskogo oborudovaniya = Operation improvement in plumbing equipment, 1987, vyp. 62, pp. 55–61.Физическая мезомеханика и компьютерное конструирование материалов / Под ред. В. Е. Панина. Новосибирск: Наука, 1995. Т. 1. 298 с., Т. 2. 320 с.Fizicheskaya mezomekhanika i komp’yuternoe konstruirovanie materialov [Physical Mesomechanics and Computational Design of Materials]. Ed. by V. E. Panin. Novosibirsk, Nauka Publ., 1995, Vol. 1, 298 p., Vol. 2, 320 p.Панин В. Е., Лихачев В. А., Гриняев Ю. В. Структурные уровни деформации твердых тел. Новосибирск: Наука, 1985. 232 с.Panin V. E., Lihachev V. A., Grinyaev Yu. V. Strukturnye urovni deformacii tverdyh tel [Structural Level of Deformation of Solids]. Novosibirsk, Nauka Publ., 1985, 232 p.Bathe Klaus-Jurgen. Finite Element Procedures. New Jersey: Prentice-Hall, Inc., 1996. 1037 р.Bathe K.-J. Finite Element Procedures. New Jersey: Prentice-Hall, Inc., 1996, 1037 p.Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы: Пер. с англ. М.: Мир, 1984, 428 с.Gallagher R. H. Metod konechnyh elementov. Osnovy [Finite Element Analysis. Fundamentals]. Moscow, Mir Publ., 1975, 428 p.

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