NUMERICAL MODELING OF THE INTENSE DEFORMED STATE AND PECULIARITIES OF STRUCTURE FORMATION OF CAST IRON AT HOT EXTRUSION MOLDING
Abstract
The specific features of structure formation of high-strength cast iron subjected to direct extrusion with different strain (ε) are studied both theoretically (by computer modeling) and experimentally (by metallographic analysis using light and electron microscopes). Evolution of the shape of graphite inclusions with increasing ε is examined and the stress-strain state in the vicinity of the graphite inclusion/metal matrix interface is modeled numerically. It is shown that graphite inclusions in the cast iron are deformed plastically even at high strains, up to 80–90%. Scanning electron microscopy has revealed the surface morphology of the deformed graphite inclusions.
About the Authors
A. I. Pokrovsky
The Physical-Engineering Institute of National Academy of Sciences of Belarus
Belarus
Belarus
P. E. Lushchik
Scientific and technological park of BNTU «Politekhnik»
Belarus
Belarus
References
1. Callister, William D., Rethwisch, David G. Fundamentals of Materials Science and Engineering: An Integrated Approach, 4th Edition, John Wiley: New York, 2012.
2. Горячая пластическая деформация чугуна: структура, свойства, технологические основы / А. И. Покровский. Минск: Беларуская навука, 2010.
3. Структурообразование чугуна при горячей пластической деформации (научные и технологические основы получения изделий из чугуна с использованием горячего выдавливания и штамповки) / А. И. Покровский. Изд-во «LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co». Saarbrücken, Germany, 2012.
4. Hans Berns, Werner Theisen. Eisenwerkstoffe. Stahl und Gusseisen. Bochum: Springer, 2008.
5. Бунин К. П., Малиночка Я. Н., Таран Ю. Н. Основы металлографии чугуна. М.: Металлургия, 1969.
6. Graphite and its Cristal Copounds. Ubbelohde A. R., Lewis F. A. Oxford. At the Claredon Press, 1960.
7. Чугун : справ. изд. / Под ред. А. Д. Шермана, А. А. Жукова. М.: Металлургия, 1991.
8. Пластическое течение включений цементита и графита при обработке давлением чугуна / Покровский А. И. // Литье и металлургия. 2013. № 1 (69). С. 88–95.
9. Влияние горячей пластической деформации на изменения микроструктуры чугуна с шаровидным графитом / А. С. Чаус, Я. Сойка, А. И. Покровcкий // Физика металлов и металловедение. 2013. Т. 114. № 1. С. 94–104.
10. Влияние формы графитовых включений на акустические характеристики изделий из литого и деформированного чугуна / А. И. Покровский, А. С. Чаус, Э. Б. Куновский // Металловедение и термическая обработка металлов». 2011. № 7 (673). С. 3–10.
11. Исследование пластичности и технологической деформируемости чугуна / А. И. Покровский, А. П. Ласковнев. Витебск, Изд. ВГТУ. 2013. С. 566–586.
12. 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. С. 55–61.
13. Баранов Д. А., Неснов Д. В. Комп’ютерне моделювання формозмiни графiту при деформацiї високомiцного чавуну // Металознавство та обробка металiв. 2002. № 4. С. 13–16.
14. Исследование напряженно-деформированного состояния высокопрочного чугуна после его горячего выдавливания / А. И. Покровский, И. Н. Хроль, В. Л. Ковтун, Т. В. Рябченко // Материалы, технологии и оборудование в производстве, эксплуатации, ремонте и модернизации машин: Сб. науч. тр. Полоцкого гос. ун-та. В 3-х т. Т. 1. Новополоцк: Изд-во ПГУ, 2009. С. 121–124.
15. Micromechanical modeling of the elasto-plastic behavior of heterogeneous nodular cast iron / Luca Collini // Dottorato di Ricerca in Ingegneria Industriale XVII Ciclo, 2004.
16. Теоретический анализ напряженно-деформированного состояния в области включения второй фазы при обработке давлением двухфазных материалов / А. А. Миленин // Металлы. 1995. № 2. С. 108–114.
17. Fields of strains around the inclusion of second phase in a uniform matrix undergoing plastic deformation / M. Pietrzyk, J. Kusiak, H. Kusiak & F. Grosman // Steel Research. 1991. Vol. 62. P. 507–511.
18. Stress and strain fields around inclusions in a plastically deforming matrix / R. D. Thomson and J. W. Hancock // Proc. ICM4, Stockholm, Sweden/ 1983. Vol. II. P. 733.
19. Rolling consolidation of metal matrix composites / K. H. Im and C. K. H. Dharan // Int. J. Mach. Manufact. 1997. Vol. 37. P. 1281–1302.
20. Искусственный графит / B. C. Островский, Ю. С. Виргильев и др. М.: Металлургия, 1986. 21. Graphit design handbook / F. H. Ho // San-Diego, California, 1988. 122p.
21. Mechanical properties of graphite // Entegris INC. 2013. 38p.
22. Горячее гидродинамическое выдавливание режущего инструмента / В. П. Северденко, В. С. Мурас, Э. В. Суходрев. Наука и техника, 1974.
23. Баранова Л. В. и др. Металлографическое травление металлов и сплавов: Справ. М.: Металлургия, 1986.
Review
For citations:
Pokrovsky A.I., Lushchik P.E. NUMERICAL MODELING OF THE INTENSE DEFORMED STATE AND PECULIARITIES OF STRUCTURE FORMATION OF CAST IRON AT HOT EXTRUSION MOLDING. Litiyo i Metallurgiya (FOUNDRY PRODUCTION AND METALLURGY). 2014;(4):33-43. (In Russ.)
Views:
536
Email this article 