Формирование структуры и свойств в высокопрочном чугуне при его изотермической закалке с использованием ультразвука

В работе рассмотрена возможность интенсификации процессов изотермической выдержки при закалке высокопрочных чугунов за счет использования внешнего источника физического воздействия в виде ультразвуковых волн. Для экспериментальной оценки данного эффекта в условиях лаборатории МиАМ ФТИ НАН Беларуси в тигельной индукционной печи ИСВ 0,004 были отлиты опытные образцы из высокопрочных чугунов. В качестве жидкой охлаждающей среды при закалке использовалась смесь солей NaNО2 и KNO3 в соотношении 1:1. Ультразвуковую обработку расплава соли при охлаждении образцов проводили с помощью генератора УЗГ-20–15 совместно с ИТА НАН Беларуси. Механические свойства и структуру обработанных чугунов определяли как в литом состоянии, так и после изотермической закалки.

Для исследования влияния ультразвуковой обработки закалочной ванны на формирование структуры и свойств высокопрочных чугунов при их изотермической закалке был проведен ряд сравнительных экспериментов, заключающихся в охлаждении образцов с 910 до 350 ºС с подводом и без использования динамических волн к ванне. С помощью металлографического анализа, измерений твердости и коэффициента трения показано благоприятное воздействие ультразвуковой обработки охлаждающей среды на структуру и свойства, что отражается в повышении равномерности распределения твердости по сечению чугуна и его износостойкости, а также сокращении времени изотермической выдержки до 2 раз.

1. Ланда, А. Ф. Основы получения чугуна повышенного качества: состав, структура, термообработка. М.: Гос. науч.-техн. изд-во машиностроительной литературы, 1960. 237 с.

2. Ковалько, М. С. Анализ возможностей получения аусферритных структур в высокопрочных чугунах без применения жидких охлаждающих сред / М. С. Ковалько, А. Т. Волочко // Современные методы и технологии создания и обработки материалов: сб. науч. тр. В 3-х кн. Кн. 1. Материаловедение. Минск: ФТИ НАН Беларуси, 2018. С. 85–93.

3. Влияние термической обработки на структуру и свойства экономнолегированного высокопрочного чугуна / А. Н. Крутилин [и др.] // Литье и металлургия. 2008. № 1 (45). С. 102–108.

4. Бобро, Ю. Г. Изотермическая закалка чугуна / Ю. Г. Бобро, В. М. Пивоваров. Харьков: Прапор, 1968. 112 с.

5. Эскин, Г. И. Ультразвуковая обработка расплавленного алюминия. М.: Металлургия, 1988. 231.

6. Марукович, Е. И. Применение ультразвука при литье силуминов в кристаллизатор / Е. И. Марукович, В. Ю. Стеценко, А. П. Гутев и др. // МНК «Техническая акустика: разработки, проблемы, перспективы». 6–29 сентября 2016 г. Витебск, Беларусь, 2016. С. 34–36.

7. Биронт, В. С. Теория термической обработки металлов. Комбинированные методы: учеб. пособ. Красноярск: СФУ: ИЦМиЗ, 2007. 152 с.

8. Абрамов, О. В. Ультразвуковая обработка материалов / О. В. Абрамов, И. Г. Хорбенко, Ш. Швегла. М.: Машиностроение, 1984. 280 с.