с вермикулярным графитом

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ НАБЕРЕЖНОЧЕЛНИНСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ) ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО АВТОНОМНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «КАЗАНСКИЙ (ПРИВОЛЖСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Отделение «Автомобильное» Кафедра материалов, технологий и качества Направление подготовки/специальность 22.03.01 Материаловедение и технологии материалов. Допустить к защите и.о. заведующего кафедрой _______/Панфилов Э.В. «__»____________2020 ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА ВКР 1. 22.03.01. 20. 13. ПЗ на тему: «Исследование механических свойств высокопрочных высококремнистых чугунов с вермикулярным графитом» Выпускник ___________/Шиапов Т.И. (Подпись) (Ф.И.О.) Руководитель ВКР /Мухаметзянова Г.Ф. к.т.н., доцент кафедры МТиК (подпись) (Ф.И.О., уч. степень, звание, должность) Набережные Челны, 2020 г.

Содержание 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

Введение 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.

Целью данной выпускной квалификационной работы является исследование механических свойств высокопрочных высококремнистых чугунов с вермикулярным графитом. Для достижения указанной цели необходимо решение следующих задач: 1. Провести аналитический обзор научно-технической литературы в области исследований высокопрочных высококремнистых чугунов с вермикулярным графитом. 2. Изучить материалы и методы исследования. 3. Исследовать химический состав, микроструктуры, механические свойства опытных образцов высокопрочного высококремнистого чугуна с вермикулярным графитом. 4. Исследовать влияние кремния на механические свойства высокопрочного высококремнистого чугуна с вермикулярным графитом. 5. Разработать мероприятия по обеспечению безопасности жизнедеятельности.

Анализ предметной области 1 1.1 Общие сведения о чугунах Чугун – это сплав железа с углеродом, содержание углерода более 2,14%. Содержит постоянные примеси (Si, Mn, S, P), иногда легирующие элементы (Cr, Ni, V, Al и др.). Выплавляют из обогащённой железной руды в доменных печах в присутствии кокса. В печи железо интенсивно насыщается углеродом; его содержание в чугуне может достигать 4,6%. При производстве отливок в чугунолитейных цехах чугун подразделяют: – в зависимости от степени графитизации, обусловливающей вид излома – на серый, белый и половинчатый (или отбелённый); – в зависимости от формы включений графита – на чугун с пластинчатым, шаровидным и вермикулярным (высокопрочный чугун), хлопьевидным (ковкий чугун) графитом; по типу металлической основы: на ферритную, перлитную и ферритно-перлитную (рис 1.1). – в зависимости от назначения – на конструкционный и чугун со специальными свойствами; – по химическому составу – на легированные и нелегированные.

Рисунок 1.1 – Форма графитовых включений 1.2 Чугуны с вермикулярным графитом – нормативные требования к их структуре и свойствам Чугун с вермикулярным графитом обладает высокими физико-механи- ческими свойствами, которые обусловлены трехмерной вермикулярной формой графитовых включений, имеющих кораллоподобный вид. На первой стадии кристаллизации чугуна с вермикулярным графитом формируется графит шаровидной формы, который в начале эвтектической кристаллизации трансформируется в вермикулярный графит. Вырождение шаровидного графита происходит в результате формирования на его поверхности графитовых ответвлений, растущих в результате контакта с жидким металлом. Лепестки вермикулярного графита состоят из мелких кристаллитов разнообразной пространственной ориентации и формы, часто с округленными формами, что обеспечивает хорошие адгезионные свойства между графитом и

чугунной матрицей. Такая форма графита препятствует возникновению и распространению трещин и, как следствие, является причиной высоких механических свойств и теплопроводности. Чугун с вермикулярным графитом, (в Европе данный чугун называют «Чугун с компактным графитом», сокращенно CGI) обладает редким сочетанием высоких показателей специфических свойств (прочность, пластичность и теплопроводность), необходимых для производства деталей в автомобилестроении, работающих в условиях теплосмен и значительного перепада температур, таких как: блоки цилиндров, головки блоков цилиндров дизельных и крупных бензиновых двигателей, к которым дополнительно предъявляются высокие требования по низкой металлоемкости деталей, что вызывает заметный интерес к данному виду чугуна и стимулирует его широкое применение в автомобилестроении, тракторостроении, тепловозостроении, судостроении в первую очередь для производства тяжелонагруженных дизельных двигателей. ГОСТ 7293-85 [3] устанавливает марки чугуна для отливок, имеющих в структуре графит шаровидной или вермикулярной формы, в соответствии с требованиями по временному сопротивлению при растяжении и пределу текучести. В то же время, практически вся информация в этом ГОСТе посвящена ЧШГ. О ЧВГ говорится только в самом начале, что марки ВЧ35 и ВЧ40 с вермикулярным графитом должны иметь относительное удлинение не менее 1% (Таблица 1.1). Требования к микроструктуре ГОСТ 7293-85 отсутствуют. Таблица 1.1 – Относительное удлинение и твердость чугуна Марка чугуна Относительное удлинение, δ, % не менее ВЧ 35 22 ВЧ 40 15 ВЧ 45 10 ВЧ 50 7 ВЧ 60 3 ВЧ 70 2 ВЧ 80 2 ВЧ 100 2 Твердость по Бринеллю, НВ 140-170 140-202 140-225 153-245 192-277 228-302 248-351 270-360

ГОСТ 28394-89 [4] разработан для чугунов с вермикулярной формой графита. Он устанавливает марки чугуна для отливок, имеющих в структуре графит вермикулярной формы и не более 40% графита шаровидной формы, в соответствии с обязательными требованиями по временному сопротивлению при растяжении и пределу текучести, а также необязательными требованиями по относительному удлинению и твёрдости. Его рекомендации по химическому составу представлены в таблице 1.2. Кроме требования иметь долю ШГ не более 40% и иметь в структуре ВГ, никаких других требований к микроструктуре ЧВГ ГОСТ 28394-89 не предоставляется. Помимо основных требований, ГОСТ 28394-89 содержит дополнительную информацию по механическим свойствам в зависимости от приведённой толщины стенки отливки, различные физико-механические свойства и области применения ЧВГ (Таблица 1.3, 1.4). Таблица 1.2 – Физико-механические свойства чугуна с вермикулярным графитом Характеристика Размерность свойства Временное соМПа противление при сжатии σв, не менее Ударная вязДж/м2 кость, KCV, не менее Предел вынослиМПа вости σ-1, не менее Модуль упругоМПа сти (при 20 °С) E∙104 Коэффициент МПа интенсивности напряжения K1С, не менее Циклическая вязкость (логарифмический декремент затухания вибрации (δ∙104)) Плотность γ г/см3 ЧВГ 30 450 ЧВГ 35 700 Марки ЧВГ 40 1000 ЧВГ 45 1400 10 10 - - 140 150 170 190 13 - 14 13 - 14,5 14,5 - 16 14 - 17 50 53,5 50,5 50,5 4,0 - 7,0 4,0 - 7,0 - - 7,0 7,1 7,2 7,3

Продолжение таблицы 1.2 Теплопроводность, λ∙102 Коэффициент линейного расширения (20 - 100 °С) α Электросопротивление ρ Магнитная проницаемость μmax Вт/м∙K 0,49 - 0,51 0,47 - 0,49 0,37 - 0,41 0,37 - 0,41 10-6/°С 12 - 14 12 - 14 12 - 14 12 - 14 МкОм/см 70 - 80 70 - 80 70 - 80 - 300 - 1500 - gc/эрст 300 - 1500 300 - 1500 Таблица 1.3 – Влияние приведенной толщины стенки отливки на механические свойства чугуна с вермикулярным графитом Механические свойства, не менее Временное сопротивление при растяжении δв, МПа Приведенная толщина стенки, мм 10 20 30 50 100 450 420 400 380 350 Относительное удлинение δ, % 3,8 3,5 3,0 2,8 2,5 Твердость по Бринеллю, НВ 190 180 170 160 160 Таблица 1.4 – Области применения чугуна с вермикулярным графитом Марка чугуна ЧВГ 30 ЧВГ 35 ЧВГ 40 ЧВГ 45 Область применения Примеры отливок Детали общего машиностроения (взамен серого чугуна), работающие при повышенных циклических механических нагрузках Детали двигателей внутреннего сгорания, работающих при переменных повышенных температурах и механических нагрузках: Автомобилестроение и тракторостроение,судостроение, дизелестроение, транспортное машиностроение, энергетическое машиностроение, металлургическое машиностроение Детали, работающие при значительных механических нагрузках, в условиях трения, износа, гидрокавитации, и при повышенных термоциклических нагрузках Базовые детали станков, кузнечно-прессового оборудования, корпусные детали и др. Маслоприводы для тракторов, опорные детали, головки цилиндров, крепежные детали рам, бандажные кольца шестерен автомобилей повышенной грузоподъемности, тормозные рычаги тракторов, тормозные кронштейны, вентиляторная подушка, соединительные фланцы, крышки коробки передач, корпуса, крышки и головки цилиндров, корпуса турбокомпрессоров, выхлопные патрубки, ступицы колес, балансиры, V-образные блоки 12-цилиндровых двигателей, блоки 6-цилиндровых двигателей. Крышки и головки цилиндров мощных судовых и теплопроводных двигателей корпуса винтовых передач, поршни и гильзы ДВС, корпуса гидроаппаратуры высокого давления эксцентриковые зубчатые колеса и др.

В таблице 1.5 приведены сравнительные характеристики трех видов чугунов: с пластинчатой формой графита (ЧПГ), с вермикулярной формой (ЧВГ) и с шаровидной формой графита (ЧШГ), в таблице 1.6 физико-механические характеристики ЧВГ. Таблица 1.5 – Технические свойства чугунов Свойства ЧПГ ЧВГ ЧШГ Предел прочности при растяжении σВ, МПа 100-400 300-600 350-900 Предел текучести с σТ, МПа 250-400 250-600 Относительное удлинение δ, % <1,0 1,5-8,0 3-25 Ударная вязкость КС, кДж/см2 5 30 10-200 Твердость НВ 140-300 140-240 140-250 Плотность р, кг/м3 7000-7500 7000-7200 7100-7300 Модуль упругости Е∙10-3 МПа 75-155 140-170 165-185 Теплопроводность, Вт/см2∙К 0,46-0,59 0,38-0,50 0,25-0,38 Коэффициент терморасширения, α 10-12∙106 12∙106 9-12∙106 Электросопротивление R, мкОм/м 0,45-1,2 0,7-0,8 0,5-0,7 Линейная усадка. % 1,0-1,2 0,9-1,1 0,7-1,0 Объемная усадка, % 1-3 1-5 7-10 Таблица 1.6 – Физико-механические характеристики чугуна с вермикулярным графитом Структура Ферритная: - литое состояние - после отжига Перлитно-ферритная (литое) Перлитная (после нормализации) Бейнитная (после изотермической закалки) σВ, МПа Свойства δ, % 360-410 360-410 450-500 530-580 740-790 5,0-7,0 3,0-4,0 2,0-3,0 1,5 2,0 Твердость, НВ 150-160 150-170 170-200 300 400 В справочнике под редакцией Гиршовича Н.Г [5]. ЧВГ представлены два рисунка по влиянию серы и толщины стенки отливок на прочность ЧВГ без учёта химического состава чугуна, две таблицы с единичными результатами влияния термической обработки на механические свойства ЧВГ, а также сводные данные по влиянию доли шаровидного графита (таблица 1.7) на свойства чугуна с вермикулярным графитом (таблица 1.8).

Таблица 1.7 – Свойства чугуна с вермикулярным графитом в зависимости от количества шаровидного графита в структуре металла Относительное количество ШГ (% от всей площади, занятой графитом) 10-20 20-30 40-50 σв, кгс/мм2 (107 Па) δ, % λ, кал/(см∙с∙ºС) Wρ , % 32-38 38-45 45-50 2-5 2-6 3-6 0,120-0,125 0,115-0,120 0,090-0,100 1,8-2,2 2,0-2,6 3,2-4,6 Таблица 1.8 – Влияние термической обработки на свойства чугуна с вермикулярным графитом Состояние чугуна Сырое После отжига После нормализации Матрица 60% Ф 100% Ф 90% П Механические свойства σв, кгс/мм2 σ0,2 , (107 Па) кгс/мм2 (107 Па) 42,5 33,0 39,3 31,7 49,0 42,0 δ, % НВ 3,5 5,0 2,5 170 156 229 Чугун с вермикулярным графитом обладает более высокими механическими свойствами, нежели серый чугун, но занимает среднее положение между материалами с пластинчатым и шаровидным графитом. Данный металл (чугун с вермикулярным графитом), лучше поддается обработке литьем, в сравнении с серым чугуном. Форма включений графита делает металл более прочным и пластичным и соответственно улучшается восприятие к ударным нагрузкам. Кроме того, сплав имеет высокую теплопроводность, поэтому может использоваться для изготовления контуров обогревающих систем. Таким образом, совокупность высоких механических свойств, а также хорошая теплопроводность, позволяет использовать такой чугун для изготовления отливок, которые работают там, где присутствуют условия перепада температурного режима.

1.3 Влияние химических элементов на структурообразование высокопрочных чугунов Магний Является основным элементом – сфероидезатором. Для образования графита шаровидной формы остаточное содержание магния в чугуне должно быть не ниже 0,03%, в противном случае графит кристаллизуется в шаровидной форме только частично, вследствие чего механические свойства чугуна снижаются. При более низком содержании магния часть графита кристаллизуется в виде пластинок, что снижает механические свойства сплава. Толщина стенок отливок, а, следовательно, и скорость охлаждения вносят коррективы на минимальное содержание магния в чугуне, чем выше толщина стенки отливки – тем требуется более высокое содержание Mg. Обычно магния в ВЧШГ поддерживают в пределах 0,04-0,08%. Углерод Содержание углерода обычно поддерживают на уровне 3,2-3,6%, Увеличение содержания углерода улучшает литейные свойства ЧШГ. Марганец С повышением содержания марганца уменьшается доля феррита и увеличивается количество перлита; при этом повышается предел прочности при растяжении и уменьшается относительное удлинение. При производстве ВЧШГ с ферритной структурой в литом состоянии содержание марганца не должно превышать 0,4%. Для повышения износостойкости содержание марганца увеличивают до 1,0-1,3%. Никель Никель способствует увеличению количества перлита в ВЧШ, причем полностью перлитная структура получается уже при 4,8% Ni, а бейнитная

структура - при 6,4% Ni. Влияет на тепло- и электропроводность, коррозионную стойкость и жаростойкость чугуна. С увеличением содержания никеля эти свойства повышаются. Медь Медь в количестве 1,0-1,5% приводит к образованию перлита, повышая прочность чугуна и понижая его пластичность. Содержание меди более 2% препятствует образованию в структуре сплава шаровидного графита. Алюминий Оказывает вредное влияние на ВЧШГ, способствуя образованию ПГ уже при содержании 0,2% и особенно при 0,25-0,6%. Молибден Способствует измельчению перлита и графитовых включений. Сера Самая вредная примесь. Чем выше содержание серы в «исходном чугуне», тем труднее получить полностью (идеально) шаровидную форму графита и, следовательно, высокие механические свойства. Содержание серы в исходном жидком чугуне до модифицирования не должно превышать 0,03%, для внутриформенного модифицирования желательно иметь значение не выше 0,02% или даже ниже. Фосфор Примесь. Оказывает существенное влияние на структуру и механические свойства, образую фосфидную эвтектику (ФЭ), снижает относительное удлинение и ударную вязкость. Чтобы получить чугун с высокой пластичностью, содержание фосфора не должно превышать 0,08%.

Хром Примесь. С увеличением содержания хрома, в определенных пределах, повышаются жаростойкость, коррозионная стойкость и износостойкость. Способствует образованию карбидов. Кремний Кремний оказывает значительное влияние на микроструктуру и на механические свойства высокопрочного чугуна. При содержании 3,0-3,3% кремний способствует получению устойчивой ферритной структуры в сыром состоянии; однако пластичность чугуна при этом снижается. С точки зрения пластичности лучше выдерживать содержание кремния в пределах 2,0-2,4% [6]. Высококремнистые чугуны Кремний образует с железом химические соединения FeSi и Fe3Si2, переходящие в твердый раствор с железом, снижает растворимость углерода в чугуне и способствует разложению цементита с выделением графита. Но графитизирующее влияние кремния практически ограничивается 3,5% его содержания в чугуне. Изменяя содержания кремния в чугуне, можно регулировать соотношение между связанным углеродом и графитом. Кремний способствует уменьшению усадки чугуна, улучшению его жидкотекучести и, следовательно, хорошей заполняемостью формы [7]. В низкоуглеродистых сталях с содержанием кремния до 2-2,5% мас. структура формируется в основном по обычной известной схеме, хотя в процессе кристаллизации при высоких температурах возможен переход от расплава L1 к расплаву L с соответствующим изменением характера ликвации кремния. Однако этот переход осуществляется в очень узкой области температур и не оказывает существенного влияния на характер кристаллизующихся фаз. При переходе к высокоуглеродистым сталям и чугунам в кристаллизующемся расплаве увеличивается доля фазы L1. что определяет наличие прямой

ликвации кремния в дендритах первичного аустенита. Однако в процессе эвтектической кристаллизации доэвтектических чугунов, протекающей при небольших переохлаждениях и постоянной температуре, на первичные дендриты аустенита накладываются участки эвтектического аустенита без заметного явления ликвации. Если кристаллизация чугуна происходит в условиях значительного переохлаждения (т.е. при ускоренном охлаждении), то проявляется эффект рекалесценции, приводящий к изменению характера ликвации кремния в эвтектическом аустените. В результате в кристаллах аустенита проявляется смешанная ликвация кремния - прямая ликвация в участках первичного аустенита и обратная ликвация в наслаивающихся участках эвтектического аустенита. В чугунах и сталях с повышенным содержанием кремния (3-3,5% мас.) возможно проявление необычного для чугунов и сталей структурного эффекта, заключающегося в расслоении феррита (α-фазы) на обычный феррит (обратную α-фазу) и кремнистый феррит (силикоферрит) или фазу α1. Этот эффект усиливается при увеличении содержания кремния в сплаве, а при содержании 7-7,5% Si мас. в структуре сплавов из α-фаз может оставаться только один силикоферрит. Характерно также, что в таких высококремнистых сплавах в процессе их кристаллизации образуется фаза α2 которая в процессе охлаждения претерпевает эвтектоидный распад при температурах 550-540°С с переходом в смесь фаз α и α1 (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 – Разрез диаграммы стабильного равновесия Fe-C-Si В чугунах, содержащих около 3,5%Si мас. возможно формирование необычных структур. Это содержание кремния близко к "граничному" между сплавами с обычным структурообразованием и сплавами с эвтектоидно-перитектоидным превращением при 835°С. В первом случае в ускоренно охлажденных ставах получается структура с преобладанием перлита. Во-втором случае образуются α-фазы, инициирующие образование ферритных, а не перлитных структур и отливках из таких сплавов возможно протекание ликвационных процессов с образованием зон с содержанием кремния, ниже и выше граничной концентрации, что отражается и на конечной структуре сплавов в виде резкого перехода от перлитных участков к участкам с ферритной структурой [8]. Марки кремнистых низколегированных жаропрочных чугунов: ЧС5, ЧС5Ш. Применяются для Колосники, бронеплиты для печей обжига цементной промышленности, сероуглеродные реторты, топочная арматура котлов,

дистанционирующие детали пароперегревателей котлов, газовые сопла, подовые плиты термических печей. Химический состав чугуна марки ЧС5Ш представлен в таблице 1.9 [26]. Таблица 1.9 – Химический состав в % материала ЧС5Ш C 2.7 - 3.3 1.4 Si 4.5 - 5.5 Mn до 0.8 S до 0.03 P до 0.1 Cr до 0.2 Al 0.1 - 0.3 Методы исследования структуры и свойств чугунов Методы определения химического состава Количественный анализ – совокупность экспериментальных методов, позволяющих определять в образце анализируемого материала количественное содержание (концентрацию) отдельных составных частей или примесей, выраженные в виде границ доверительного интервала или числа с указанием стандартного отклонения. Количественный анализ (вместе с качественным) служит для установления химического состава анализируемого объекта [9]. Для исследования химического состава материала используется атомно-эмисионный спектральный анализ. Цель практического эмиссионного анализа заключается в качественном обнаружении элементов веществе. Методы спектрального анализа – это методы, включающие в себя определение состава и строения веществ по спектру. Эмиссионный метод- использует спектры поглощения атомов и является одним из наиболее распространенных методов элементарного анализа вещества. Данный метод осуществляется при помощи регистрации атомных спектров, используя специальную аппаратуру – спектрометр. Эмиссионный метод основан на излучении исследуемого вещества, после чего происходит процесс испарения, диссоциации молекул и возбуждения

образовавшихся атомов. Последние испускают излучение, регистрируемое в устройстве спектрометра. После чего спектры проб сравнивают со спектрами уже известных элементов. Вышеперечисленные действия помогают определить элементарный состав анализируемого вещества [10]. Отбор и изготовление образцов Образцы для приготовления шлифов исследования структуры вырезаются из отливок, приливных или специально отлитых проб, а также литых заготовок, применяемых для изготовления образцов для механических испытаний. Не допускается применять образцы, вырезанные из стояка, выпора или прибыли. Допускается подготовка шлифа на рабочей поверхности отливки без вырезки специального образца. Отбор образцов и изготовление шлифов для определения структуры проводят таким образом, чтобы не нарушать в них структуру чугуна. Если в технических условиях на отливку указана термическая обработка, то образцы для анализа структуры отбирают после термической обработки. Специально отлитые заготовки, приливы или пробы для образцов подвергают термической обработке вместе с отливкой. Порядок отбора и количество образцов для определения структуры, а также требования по структуре чугуна указываются в технических условиях на отливку. При вырезке образцов из отливки следует учитывать неоднородность структуры чугуна в зависимости от толщины стенки и длины отливки. Образцы отбирают таких размеров и сечений, чтобы они давали полное представление о структуре отливок.

Для толстостенных отливок образец должен быть площадью не менее 3 см2, но не более 9 см2, для тонкостенных отливок площадью шлифа - не менее 0,2 см2. Для мелких деталей (например, индивидуальные поршневые кольца) допускаются шлифы меньших размеров. Высота шлифа не должна быть более 15 - 20 мм [11]. Металлографическая подготовка Металлографическая подготовка образцов состоит из следующих этапов: a) Вырезка образца. b) Закрепление образца или монтирование (не обязательно). c) Шлифовка. d) Полировка. e) Травление (выявление микроструктуры). Монтирование образцов. При исследовании некоторых изделий их механическая обработка очень затруднена без применения специальных приспособлений. В таких случаях исследуемое изделие нужно заключить в нейтральную по отношению к нему твердую среду и обрабатывать комбинированный образец как одно целое так, чтобы в плоскость шлифа попало нужное сечение изделия. Закрепление образцов в основном производится для того, чтобы было удобно приготавливать и исследовать шлифы, которые имеют сложную конфигурацию, низкую прочность или неудобные для изготовления размеры. Кроме того, бывает необходимо закрепить приповерхностные слои образцов от разрушения при шлифовке. Запрессовка образцов – образец при нагреве запрессовывается в формовочный материал, например, фенольный бакелит, акриловые смолы. Эти вещества – термореактивные материалы. Процесс запрессовки осуществляется

при совместном воздействии давления и нагрева. Данный метод закрепления образцов применим только в тех случаях, когда давление и температура не изменяют микроструктуру и не деформируют образец. В случаях, когда предполагается электролитическая обработка образцов, их удобно запрессовывать в электропроводные прессовки, заранее предусмотрев наличие токоподвода. Большинство формовочных электропроводящих материалов представляет собой смесь металлического порошка (обычно медного или железного) с термопластом. При запрессовке частицы металла обеспечивают хороший контакт с образцом. Шлифовка является наиболее важной операцией в технологии изготовления образцов. Большое значение этой операции состоит в том, что препаратор должен внимательно контролировать степень добавляемого механического повреждения поверхности, которое должно быть удалено последующим лакированием. Абразивные материалы, применяемые при шлифовании, классифицируют по размеру частиц. Шлифование должно начинаться с наиболее мелкозернистого материала, способного за 2-5 мин создать исходную ровную поверхность образца и устранить эффект вырезки. Каждая последующая операция шлифования сопровождается уменьшением зернистости применяемого абразива. Практически обязательным условием является применение «мокрого» шлифования, однако используется и сухое. Полировка образца. Полировку металлографических шлифов проводят для устранения имеющихся после неровностей поверхности без деформирования металла. Полировка шлифа может осуществляться механическим, электролитическим или химическим способами. Оценка качества металлографического шлифа. Готовый шлиф не должен иметь царапин от шлифовки, посторонних загрязнений, поверхность его должна быть плоской [12].

Микроструктурный анализ Микроскопический анализ – метод исследования структуры металлов и сплавов методами оптической, просвечивающей электронной (ПЭМ) и растровой электронной (РЭМ) микроскопии на специально приготовленных образцах. При микроанализе изучают микроструктуру. Микроструктура показывает размер, форму и характер взаимного расположения фаз в металлах и сплавах. Фаза – однородная часть металла или сплава, имеющая одинаковый состав, строение, свойства, агрегатное состояние и отделенная от других частей поверхностью раздела. Микроанализ позволяет определить: • форму и графита; • строение сплавов после термической и химико-термической обра- • микропороки металла (микротрещины, раковины); • засоренность неметаллическими включениями. боток; Микроанализ состоит из приготовления микрошлифа и исследования его под микроскопом. Основной структурой, составляющей материалы, являются кристаллиты (зерна). Наблюдать структурные составляющие – микроструктуру возможно с помощью оптического (размером до 10-7м) или электронного (размером до 2·10-10м) микроскопа. Изучение микроструктуры можно производить визуально или при помощи фотографирования. Микроскопические методы дают возможность определить размеры и форму кристаллов, наличие различных по своей форме графита, их распределение и относительные объемные количества, форму инородных включений и микропустот и др. [13].

Определение содержания графитовых включений Для определения структуры чугуна шлифа просматривают под микроскопом при увеличениях, указанных на эталонных шкалах. Для оценки структуры выбирают участки шлифа, расположенные от его края на расстоянии не менее 1⁄3 или 1⁄4. Оценка структуры чугуна проводится визуально сопоставлением структуры, видимой в микроскопе, со структурой эталона соответствующей шкалы ГОСТ 3443 [11]. Количество шаровидного графита в процентах в структуре чугуна с вермикулярным графитом оценивается по табл.1.10. Таблица 1.10 – Площадь, занятая шаровидным графитом, % Обозначение ВГ100 ВГ98 ВГ92 ВГ85 ВГ70 Площадь, занятая шаровидным графитом, % 0 До 5 От 5 до 10 От 10 до 20 От 20 до 40 Доля шаровидного графита по отношению к вермикулярному оценивается средним процентом площади, занятой указанным графитом на шлифе и определенной не менее чем в 3 полях зрения. Определение металлической основы В зависимости от количества перлита или феррита в процентах (перлит + феррит = 100 %) структура чугуна оценивается по табл. 1.11; Количество перлита или феррита оценивается средним процентом площади, занятой этими структурными составляющими на шлифе и определенной не менее чем в 3 полях зрения.

Таблица 1.11 – Структура чугуна. Обозначение П П96 П92 П85 П70 П45 П20 П6 П0 Площадь, занятая перлитом, % От 98 » 94 до 98 » 90 до 94 » 80 до 90 » 60 до 80 » 30 до 60 » 10 до 30 » 2 до 10 » 2 Обозначение Ф0 Ф4 Ф8 Ф15 Ф30 Ф55 Ф80 Ф94 Ф Площадь, занятая перлитом, % До 2 От 2 » 6 » 6 » 10 » 10 » 20 » 20 » 40 » 40 » 70 » 70 » 90 » 90 » 98 » 98 Механические испытания Механические испытания имеют важнейшее значение. В соответствии с этим разработаны различные методы испытаний, с помощью которых определяют механические свойства металлов. Наиболее распространенными являются статическое растяжение, динамические испытания и испытания на твердость. Статическими называют испытания, при которых испытуемый материал подвергают воздействию постоянной силы или силы возрастающей очень медленно. Динамическими называют такие испытания, при которых испытываемый металл подвергается воздействию удара или силы, возрастающей очень быстро. Кроме того, существуют испытания на усталость, износ, ползучесть, которые дают более полное представление о свойствах металлов.

Испытания материалов на растяжение Для испытания на растяжение применяют пропорциональные цилиндрические или плоские образцы диаметром или толщиной в рабочей части 3,0 мм и более (рис. 1.3 а, б). Рисунок 1.3 – Цилиндрические (а) и плоские (б) образцы Наиболее распространены цилиндрические образцы, у которых расчетная длина l0=5d0 (короткие, пятикратные образцы) и l0=10d0 (длинные, десятикратные образцы). У плоских образцов соотношение между расчетной длиной и размерами поперечного сечения остается таким же, как и для цилиндрических образцов, с той лишь разницей, что в соотношении вместо диаметра фигурирует площадь поперечного сечения. Так как площадь 𝐴0 = 𝜋𝑑 2 4 , то для плоского образца 𝑙0 = 5𝑑0 = 5,65√𝐴0 , для длинного образца 𝑙0 = 10𝑑0 = 11,3√𝐴0 . Начальную расчетную длину l0 с погрешностью до 1% ограничивают на рабочей длине образца l кернами, рисками или иными метками. При этом l l должна составлять: от l0+0,5d0 до l0+2d0- для цилиндрических образцов и от 𝑙0 + 1,5√𝐴0 до 𝑙0 + 2,5√𝐴0 - для плоских образцов. Формы и размеры головок и переходных частей цилиндрических и плоских образцов определяются способом крепления образцов в захватах испытательной машины. Способ крепления должен предупреждать проскальзы-

вание образцов в захватах, смятие опорных поверхностей, деформацию головок и разрушение образца в местах перехода от рабочей части к головкам и в головках. Диаграмма условных напряжений. Механические характеристики материалов. Ординаты машинной диаграммы P-∆l (рис. 1.4) не являются качественными характеристиками материала, т. к. растягивающая образец сила зависит от площади сечения, а удлинение образца – от его длины. Рисунок 1.4 – Машинная диаграмма растяжения малоуглеродистой стали Чтобы исключить влияние размеров образца и получить диаграмму, характеризующую поведение не образца, а самого материала и дать количественную оценку рассмотренным выше свойствам, машинную диаграмму перестраивают в координатах σ − ε путем деления ординат P на первоначальную площадь сечения образца A0 и абсцисс ∆l на l0 (что равносильно изменению масштабов по обеим осям). Перестроенная таким образом диаграмма называется диаграммой условных напряжений (рис. 1.5). Такое название объясняется тем, что площадь образца в процессе испытания в действительности изменяется.

Рисунок 1.5 – Диаграммы условных напряжений малоуглеродистойстали (а), легированной стали (б), чугуна (в) Как видно из рисунков 1.4, 1.5, ординатам характерных точек машинной диаграммы растяжения Pпц (усилию при пределе пропорциональности), Ру (усилию при пределе упругости), Рт (усилию, соответствующему пределу текучести), Pmax (наибольшей разрушающей нагрузке) и Рк (усилию в момент отрыва образца) соответствуют следующие механические характеристики материала:  предел пропорциональности 𝜎пц = 𝑃пц 𝐴0 , (1.1)  предел упругости 𝜎у = 𝑃𝑦 𝐴0 , (1.2)  предел прочности 𝜎т = 𝑃т 𝐴0 (1.3)

 предел прочности 𝜎в = 𝑃в (1.4) 𝐴0  напряжение 𝜎к = 𝑃к (1.5) 𝐴0 Предел пропорциональности σпц – наибольшее напряжение, после которого нарушается справедливость закона Гука. Предел упругости σу – наибольшее напряжение, которое может выдержать материал, не обнаруживая остаточных деформаций при разгружении. Предел текучести σт – напряжение, при котором происходит рост деформации без заметного увеличения растягивающей нагрузки. В тех случаях, когда на диаграмме отсутствует явно выраженная площадка текучести (рис. 1.4, б), предел текучести определяется с допуском 0,2 %. Предел прочности (временное сопротивление) σв – напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке Pmax , предшествующей разрыву образца. Механические характеристики σпц, σу, σт, σв называются характеристиками прочности материалов. При этом в практических расчетах оценка механических свойств преимущественно проводится по пределу текучести σт и пределу прочности σт. Кроме перечисленных выше характеристик прочности материала при испытании на растяжение определяют также относительное удлинение после разрыва δ и относительное сужение после разрыва ψ: 𝛿= 𝑙к +𝑙0 𝑙0 , (1.6) где l0– первоначальная расчетная длина образца; lк- конечная расчетная длина образца. 𝜓= Где 𝐴0 = 𝜋𝑑02 4 𝐴0 +𝐴к 𝐴0 , (1.7) , начальная площадь поперечного сечения образца;

𝐴к = 𝜋𝑑к2 4 , площадь поперечного сечения в наиболее тонком месте шейки после разрыва. Механические характеристики δ и ψ являются характеристиками пластичности материала: чем они больше, тем материал пластичнее. Для сталей, например, δ = 8 - 45% , ψ = 40 - 65%. Проведение испытаний. До испытания проводят измерение размеров образца по рабочей части (l0, d0 с определением начальной площади поперечного сечения A0 ) с погрешностью до 0,1 мм. На рабочей части образца наносят метки на расстоянии 5 или 10 мм друг от друга. Благодаря меткам можно определить деформацию как каждого 5 или 10-миллиметрового промежутка, так и всей рабочей длины образца. Затем образец устанавливают в захваты испытательной машины (рис. 1.5), после чего производится растяжение образца. Рисунок 1.6 – Схема закрепления образца в испытательной машине: 1 – опорное разрезное кольцо; 2 – ступенчатая втулка; 3 – центрирующее шаровое кольцо; 4 – шаровая опора; 5 – образец

В процессе испытания по силоизмерителю машины или после испытания по машинной диаграмме растяжения определяют нагрузку Рт , соответствующую пределу текучести, и наибольшую разрушающую нагрузку Р max. Зная Рт , Рmax и площадь A0 , по формулам (1.3, 1.4) определяют прочностные характеристики σт и σв . После испытания части разорванного образца плотно устанавливают по длине в специальном приспособлении и штангенциркулем измеряют диаметр в наиболее тонком месте шейки dк и конечную расчетную длину lк. Если разрыв образца происходит в средней части расчетной длины, то измерение lк производится между крайними рисками, как показано на рисунке 1.7, а. Если же разрыв происходит в крайней трети образца, то конечная длина расчетной части его определяется с отнесением места разрыва к середине. Например, на начальной расчетной длине образца укладывается N число интервалов (рис. 1.7, б, в). После разрыва крайнюю риску на короткой части разрушенного образца обозначим А. На длинной части образца обозначим риску Б, расстояние от которой до места разрыва близко по величине к расстоянию от места разрыва до риски А. Расстояние от А до Б составляет n интервалов . Рисунок 1.7 – Определение конечной расчетной длины при разрыве образца в средней части (а) и в крайней трети его расчетной длины (б, в).

Если разность (N–n) – число четное, то от риски Б до риски В берется (𝑁−𝑛) 2 интервалов и конечная расчетная длина образца определяется по фор- муле: 𝑙к = АБ + 2БВ Если разность (𝑁−𝑛) 2 – число нечетное, то от риски Б до риски В’ берется (𝑁−𝑛−1) (𝑁−𝑛+1) 2 2 интервалов и до точки В” берется интервалов (в сумме lk=БВ′+БВ′′=N-n). В этом случае расчетная длина образца lк подсчитывается по формуле: lк=АБ+БВ′+БВ′′ . Зная lк и dк , по формулам (1.6, 1.7) определяют характеристики пластичности материала при растяжении δ и ψ [14, 15]. Испытания материалов на сжатие Сжатие пластичного материала (малоуглеродистой стали). Цилиндрический образец устанавливается между параллельными плитами испытательной машины и постепенно нагружается непрерывно возрастающей силой Р. Результаты испытания на сжатие можно представить в виде диаграммы сжатия (рис. 1.7, а), построенной в координатах: сила сжатия Р и абсолютное укорочение l. По внешнему виду диаграмма сжатия, как и для большинства пластичных материалов, примерно до предела текучести совпадает с диаграммой растяжения. Точка А диаграммы соответствует пределу пропорциональности материала, после которого отмечается небольшой участок, где наблюдается более быстрое возрастание деформаций. Однако выраженной площадки текучести для многих материалов не наблюдается. Вследствие этого для них за предел текучести принимается условное напряжение, при котором остаточная деформация составляет 0,2 % от начальной высоты образца. При этом определение предела текучести осуществляется так же, как и в случае растяжения образца. В дальнейшем кривая идет круто вверх из-за увеличения площади поперечного сечения образца и упрочнения материала.

Увеличивающееся в процессе деформации поперечное сечение образца становится способным выдерживать все большую нагрузку. Образец принимает бочкообразную форму (из-за наличия сил трения на торцах образца) и может быть сплющен в тонкую пластинку, не обнаруживая признаков разрушения (рис. 1.8, а). В некоторых случаях, при недостаточной пластичности материала, на боковой поверхности образца появляются мелкие трещины. Довести образец из пластичного материала до разрушения практически не удается. Опыт приходится остановить, не определив величины наибольшей разрушающей нагрузки. Следовательно, предел прочности (временное сопротивление) при сжатии пластичных материалов не может быть определен. В этом случае обычно устанавливается только предел пропорциональности 𝜎пц = 𝑃пц 𝐴0 . Следует отметить, что при сжатии стали предел пропорциональности σпц , предел текучести σт, модуль упругости Е приблизительно имеют такие же значения, как и при растяжении. Поэтому стали на сжатие испытывают значительно реже, чем на растяжение. На практике схемы сжатия используют преимущественно в технологических пробах для оценки деформационной способности полуфабрикатов и изделий. С помощью проб по появлению трещин определяют годность или негодность материала после деформации сжатием на заданную величину.

Рисунок. 1.8 – Диаграммы сжатия и характер разрушения образцов из малоуглеродистой стали (а), чугуна (б) и дерева вдоль волокон (в) Сжатие хрупкого материала (чугуна). Цилиндрический образец ( ℎ0 𝑑0 = 1,5) после обмера устанавливается между плитами пресса, и его подвергают статическому нагружению. Диаграмма сжатия при этом будет иметь вид, показанный на рис. 1.8, б. На диаграмме сжатия, как и на диаграмме растяжения (рис. 1.4), отсутствует прямолинейный участок. Разрушение происходит внезапно при нагрузке Рmax с появлением ряда наклонных трещин, направленных примерно под углом 45° к оси образца. Такой характер разрушения объясняется действием касательных напряжений, возникающих в наклонных площадках при сжатии. Таким образом, при сжатии хрупких материалов и при их растяжении можно определить лишь предел прочности 𝜎в = 𝑃в 𝐴0 . Различие между диаграммами сжатия и растяжения чугуна заключается лишь в том, что нагрузка, соответствующая пределу прочности при сжатии, в 3–5 раз превышает нагрузку, соответствующую пределу прочности при растяжении, и соответственно (σв)c>(σв)p , т.е. чугун лучше сопротивляется сжатию, чем растяжению.

Характер деформации образца и причины его разрушения для хрупкого материала во многом зависят от влияния сил трения между образцом и опорными поверхностями машины. Путем периодической парафиновой смазки торцов образца в процессе испытания можно практически полностью устранить силы трения. При этом образец в течение всего испытания не принимает бочкообразную форму, остается цилиндрическим и разрушается по плоскостям, параллельным диаметральной плоскости образца из-за недопустимо больших растягивающих деформаций. Определение предела прочности на срез Стальной цилиндрический образец с площадью поперечного сечения А0 после обмера устанавливается в приспособление (рис. 1.9), состоящее из корпуса 2 с расточенными в нем гнездами для колец 3 и накладок 4, посредством которых осуществляется передача усилия на образец. После сборки приспособление устанавливается в испытательную машину и загружается. При этом условно считают, что в зоне среза возникают только касательные напряжения, равномерно распределенные по сечению (в действительности в зоне разрушения появляются и нормальные напряжения изгиба и сжатия, что подтверждается формой образца после разрушения). Рисунок. 1.9 – Приспособление для проведения испытаний (а) и схема загружения образца (б) при срезе

Так как в данном приспособлении сдвиг под нагрузкой происходит по двум плоскостям, то предел прочности при срезе через разрушающую образец нагрузку находится по формуле 𝜏в = 𝑃𝑚𝑎𝑥 2𝐴0 (1.6) [14-15]. Испытания на твердость Испытания на твердость. По методу Бринелля (ГОСТ 9012-59) стальной закаленный шарик диаметром D (10; 5 или 2.5мм) вдавливается в испытуемый образец силой Р (3000;1000; 750кг или меньше). В результате на поверхности образца остается отпечаток в форме шарового сегмента диаметром d. Величина отпечатка будет тем меньше, чем тверже металл. Рисунок 1.10 – Схема испытания по Бринеллю Для малых изделий применяют шарики меньшего диаметра при меньших усилиях вдавливания. Толщина металла под отпечатком должна быть не меньше десятикратной глубины отпечатка, а расстояние от центра отпечатка до среза поверхности не меньше D. Для испытания на твердость по Бринеллю в настоящее время применяют в основном рычажные прессы.

По методу Бринелля можно испытывать материалы с твердостью НВ до 450; если материалы тверже, то стальной шарик может деформироваться. Этот метод непригоден также для испытания тонколистового материала. По методу Роквелла (ГОСТ 9213-59) испытание на твердость производится путем вдавливания в образец стального шарика диаметром D=1.58мм (116 дюйма) или алмазного конуса с углом 120°. Стальной шарик применяется для испытания мягких металлов (твердость меньше 220 по шкале Бринелля) при нагрузке 100 кг, алмазный конус для испытания твердых металлов при нагрузке 150 кг. Образец помещают на столик 2 прибора Роквелла (рис.1.10) и вращением маховика 1 поднимают его до соприкосновения с алмазным конусом 3 (или стальным шариком). Вращение маховика продолжают до тех пор, пока давление конуса или шарика не станет равным 10кг (предварительная нагрузка), что указывается малой стрелкой индикатора 4. Далее прикладывают основную нагрузку с помощью рукоятки 5. Вдавливание длится 5-6сек, затем основная нагрузка снимается. После этого большая стрелка индикатора показывает величину твердости. Рисунок 1.11 – Пресс Роквелла Циферблат индикатора имеет две шкалы: красную В для испытания стальным шариком и черную С для испытания алмазным конусом.

Твердость по Роквеллу является величиной условной, характеризующей разность глубин отпечатков. Число твердости по Роквеллу обозначается HR с добавлением индекса шкалы, по которой производилось испытание, например, HRВ или HRС. Для испытания очень твердых материалов применяют алмазный конус при нагрузке 60кг. Отсчет производят по черной шкале. Метод Виккерса (ГОСТ 2999-75), позволяющий измерить твердость как мягких, так и очень твердых металлов, и сплавов; он пригоден для определения твердости тонких поверхностных слоев (например, при химико-термической обработке). По этому методу в образец вдавливается четырехгранная алмазная пирамида с углом при вершине 136°. Нагрузка может применяться от 5 до 120кг. Замер отпечатка производится с помощью микроскопа, находящегося на приборе. Испытания на микротвердость производят вдавливанием алмазной пирамиды с углом при вершине 136°под нагрузкой от 2 до 200г; число твердости выражается кг*мм2. По этому методу можно определять твердость отдельных структурных составляющих сплавов, мелких деталей, металлических нитей, окисных пленок и т.д. На рисунке 1.12, а показан прибор ПМТ-3 для испытания на микротвердость. Столик 11 и стойка 4 тубуса опираются на станину 1 прибора. Испытуемый предмет 2 устанавливается на столик под объектив 9, через который производят наводку на фокус микроскопа и установку нитей с помощью окулярного микроскопа 6. Затем алмазная пирамида 10 вдавливается в испытуемый предмет в течении 5-7 сек. После снятия нагрузки микроскопом измеряют диагональ d (рис.1.12, б), совмещая пересечение нитей с начала с правым углом отпечатка (пунктирные линии), а затем с левым (сплошные линии). По величине диагонали определяют площадь отпечатка и твердость по выше приведенной формуле (HVn).

Прочие механические испытания. Испытания ударной нагрузкой проводят для деталей машин и механизмов испытывающих ударные (динамические) нагрузки, так как некоторые металлы с достаточно высокими показателями статической прочности разрушаются при малых ударных нагрузках, например, сталь с крупнозернистой структурой и чугун. Ударные испытания на изгиб проводят над образцами стандартной формы на приборах, называемых маятниковыми копрами. Сопротивление удару называют ударной вязкостью и определяют в килограммометрах на квадратный сантиметр. Рисунок 1.12 – Прибор ПМТ-3 для испытания на микротвердость Испытания на усталость. Многие детали машин (шатуны двигателей, коленчатые валы и др.) в процессе работы подвергаются нагрузкам, изменяющимся по величине и направлению. При таких повторно-переменных напряжениях металл постепенно из вязкого состояния переходит в хрупкое (устает). Хрупкое состояние объясняется появлением микротрещин, которые постепенно расширяются и ослабляют металл. В результате этого разрушение наступает при напряжениях меньших, чем предел прочности [15-16].

Испытание на изгиб Способ получения заготовок для изготовления образцов указаны в ГОСТ 24648 и ГОСТ 7769. Испытаниям на изгиб подвергают цилиндрические образцы диаметром d=30мм и длиной L=650мм. при расстоянии между центрами опор l=600 мм или длиной L=340 мм при расстоянии между центрами опор l=300 мм (рис 1.12). Рисунок 1.13 – Испытания на изгиб Образец перед испытанием свободно устанавливают на двух опорах так, чтобы следы от линий разъема формы были расположены в нейтральной плоскости и нагружают его посередине сосредоточенной нагрузкой до разрушения (Рис. 1.12). Ось образца должна быть перпендикулярна оси опор и оправки. Радиус закругления опор и оправки должен быть в пределах 20-30мм. Скорость нагружения образца при изгибе не должна превышать 10 МПа (1 кгс/(мм2с)). Диаметр образца после испытаний измеряют в месте излома в двух взаимно перпендикулярных направлениях с погрешностью не более 0,1мм. За результат принимают среднее арифметическое двух измерений. Обработка результатов. Временное сопротивление 𝜎визг в мегапаскалях (килограмм-сила на квадратный миллиметр) вычисляют по формуле: 𝜎визг = 𝑀 𝑊 или (1.7)

𝜎визг = 8𝑃𝑚𝑎𝑥 𝑙 𝜋𝑑 2 (1.8) Где:M – изгибающий момент, Н·мм (кгс·мм); W – момент сопротивления, мм3 Pmax – максимальная нагрузка в момент излома образца, Н (кгс); l – расстояние между опорами, мм; d – диаметр образца после испытаний, мм. Стрелу прогиба ʄ- максимальный изгиб, предшествующий началу разрушения образца, - измеряют по направлению действия нагрузки в месте излома образца. Чтобы исключить погрешность измерения, необходимо к образцу приложить начальную нагрузку в пределах 300-400Н (30-40 кгс) и установить нулевое положение на приспособлении для измерения деформации. 1.5 Патентный поиск Входе анализа патентной литературы были рассмотрены следующие разработки [17 - 20]. Способ управления технологическим процессом производства серого и высокопрочного чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом для получения отливок (Патент РФ RU 2337973) [17]. Способ управления технологическим процессом производства серого и высокопрочного чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом для получения отливок, включающий получение базового расплава чугуна с использованием легирующих, модифицирующих и графитизирующих добавок, контроль и корректировку параметров технологического процесса, включающего управление эффектом сфероидизирующего и вермикуляризирующего модифицирования чугуна на участке заливки литейных форм, отличающийся тем, что производят предварительный расчет количества легирующих, модифицирующих и графитизирующих добавок в зависимости от веса жидкого металла, содержания серы и кислорода, основных элементов и легирующих в базовом

расплаве чугуна и времени сохранения модифицирующего эффекта, и осуществляют одноразовую ковшевую обработку чугуна, причем контроль всех параметров технологического процесса обеспечивают комплексной системой видеонаблюдения технологических операций с регистрацией и передачей полученных результатов в компьютерную базу данных и на световое табло, при этом производят идентификацию, регистрацию и управление движением в технологическом цикле каждого разливочного ковша, а об окончании модифицирующего эффекта извещают звуковой сигнализацией. Чугун с вермикулярным графитом (Патент РФ RU 2318903) [18] Чугун с вермикулярным графитом, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, титан, редкоземельные элементы и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит магний, окислы магния, церия, иттрия и лантана и остаточную серу при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод кремний марганец хром никель медь титан магний сумма редкоземельных элементов сумма окислов магния, церия, иттрия и лантана сера железо 2,5-4,5 1,5-4,0 0,01-2,0 0,01-0,5 0,01-0,5 0,01-1,5 0,01-0,05 0,01-0,05 0,01-2,0 0,001-0,1 0,001-0,1 - остальное Способ получения чугуна с вермикулярным графитом (Патент РФ RU 2427660) [19]. Способ получения чугуна с вермикулярным графитом, включающий расплавление шихты в электропечи, нагрев в ней расплава чугуна и модифицирование полученного расплава добавками, отличающийся тем, что расплав чугуна нагревают до 1490-1510°С и перед сливом расплава на дно ковша помещают модифицирующую смесь, содержащую 22%-ный силикобарий

SIBAR22 в количестве 1,5-2,0% и комплексную лигатуру ФСМг7, содержащую РЗМ 0,3-1,0%, магний 6,5-8,5%, в количестве 0,2-0,5% от массы обрабатываемого расплава чугуна. Способ получения высокопрочного чугуна (Патент РФ) [20]. Способ получения высокопрочного чугуна, включающий выплавку и легирование чугуна в индукционной печи, графитизирующее и инокулирующее модифицирование, заливку модифицированного чугуна в форму, получение отливки с последующим ее извлечением после кристаллизации из формы при температуре 900-1000°С, перемещение отливки в печь с температурой 950-1000°С и выдержку в печи в течение 10-30 минут, с последующей изотермической закалкой при температуре 300-320°С в течение 60 минут и охлаждением на воздухе, отличающийся тем, что легирование осуществляют алюминием, кремнием, никелем, медью, молибденом и марганцем, графитизирующее и инокулирующее модифицирование проводят в ковше, используют металлическую форму в виде кокиля, после выдержки в печи получают отливку чугуна с шаровидным графитом и аустенитно-бейнитной структурой следующего химического состава, мас.%: углерод (С) кремний (Si) алюминий (Al) марганец (Mn) магний (Mg) молибден (Мо) никель (Ni) медь (Cu) сера (S) фосфор (P) железо (Fe) 2,5-3,2 1,5-2,5 7,2-9,0 0,70-0,75 0,04-0,06 0,7-1,2 0,48-0,52 0,49-0,52 0,010-0,012 0,06-0,08 остальное Выводы по главе 1: наиболее важными для контроля высококремнистых высокопрочных чугунов являются: микроструктурный анализ, количественный химический анализ и механические испытания (испытания на твердость, растяжение и относительное удлинение).

Материалы и методы исследования высокопрочных 2 высококремнистых чугунов с вермикулярным графитом 2.1 Материалы исследования В качестве материалов исследования использовались образцы высокопрочных чугунов, полученных в ходе опытной плавки в цехе точного стального литья «КАМАЗ – Металлургия» ПАО КАМАЗ. С каждого ковша дважды производилась заливка две пробы на количественный химический анализ (КХА) и по три стержневые пробы на механические испытания. Доводка содержания кремния в расплаве и модифицирование производилась согласно таблице 2.1. № ковша В печь перед ковшом ФС75 № заливки Таблица 2.1 – Доводка содержания кремния В ковш на дно ФС75 CompactMag 1 0,6% / 0,42кг 0,4% / 0,30кг 2 1 0,6% / 0,42кг 0,4% / 0,30кг Ковш2 2,8 кг 2 1 0,6% / 0,42кг 0,4% / 0,30кг Ковш3 2,2 кг 2 1 0,6% / 0,42кг 0,4% / 0,30кг Ковш4 1,7 кг 2 1 0,6% / 0,42кг 0,4% / 0,30кг Ковш5 1,2 кг 2 1 0,6% / 0,42кг 0,4% / 0,30кг Ковш6 0,8 кг 2 * ЖНМг45/3/2 содержит ~ 45% Ni, ~2,5% Mg, ~ 1,7%RE Ковш1 - В ковш в расплав после заливки первых 3-х клиньев ЖНМг45/3/2* +0,7% / 0,5 кг +0,7% / 0,5 кг +0,7% / 0,5 кг +0,7% / 0,5 кг +0,7% / 0,5 кг +0,7% / 0,5 кг

Выпуск расплава из печи при Т ~1450 ºС, печь – ИСТ-04. После каждого выпуска расплав в ковше перемешивали металлическим ломиком и, примерно, через 0,5 минуты снимали шлак. Общая выдержка в ковше от момента окончания выпуска до начала заливки форм с образцами составляла около 1 минуты. После заливки первых проб КХА и клиньев забрасывалась тяжёлая лигатура вглубь расплава. Затем расплав тщательно перемешивали, удаляли шлак, выдерживали примерно 1 минуту и заливали вторые пробы КХА и клинья. Для исследований микроструктуры использовались клинья (пробы V образной формы, рисунок 2.1, таблица 2.2), из которых были вырезаны образцы (согласно методики 1.4) [11]. Рисунок 2.1 – Проба V образной формы Таблица 2.2 – Проба V образной формы Размер U V X Y Z Размер, мм, для типа I II III IV 12,5 25 50 75 40 55 100 125 25 40 50 65 135 145 150 175 Функция длины испытуемого образца

2.2 Методы исследования высококремнистых чугунов с вермикулярным графитом Пробоподготовка Вырезка опытных образцов для исследований производилась с использованием станка Мetkon metacut 302 (рис 2.2). Характеристики станка представлены в таблице 2.3. Таблица 2.3 – Харатеристики Metkon metacut 302 Модель Мощность (S1) Мощность (S3) Скорость вращения, об/мин Режим работы Диаметр диска, мм Режущая способность, мм Режущая способность, ШхГ Габаритны стола, мм Габариты Т-стола, мм Габариты ШхГхВ, см Вес, кг Система охлаждения, л Подключение METACUT 302 3 4,6 2800 Ручной Ø300 / Ø250 Ø115 / Ø90 50 х 195 / 50 х 165 255 х 250 12 58 х 68 х 49 132 60 3 фазы, 400 В, 50 Гц Рисунок 2.2 – Отрезной станок Metakut 302

Шлифование и полирование происходило на станке Buehler MetaServ 250. Шлифование проходило на шлифовальной шкурке, приклеенной к вращающемуся диску. Применялись абразивные круги с зернистостью: 180, 400 и 2000. Шлифование должно начинаться с наиболее мелкозернистого материала. Каждая последующая операция шлифования сопровождается уменьшением зернистости применяемого абразива, каждая операция длилась 2-5 мин. Применялось «мокрое» шлифование. Полирование образца проводилось на станке шлифовально–полировальном станке Buehler MetaServ250с вращающимся диском, покрытым тканью, которую подавалась специальная эмульсия на алюминиевой основе. Готовые шлифы не имели царапин от шлифовки, посторонних загрязнений. Рисунок 2.3 – Шлифовально-полировальные станок MetaServ 250

Таблица 2.4 – Технические характеристики MetaServ 250 Рабочая тарелка диаметром 200 и 250мм Скорость вращения рабочей тарелки: регу- 50 -500 об/мин лируемая Мощность двигателя 300Вт Скорость вращения 60 об/мин Нагрузка на образцы: механическая, индивидуальная, от 5 до 50 Н Травление образцов Травление образцов проходило по ГОСТ 3443 [11]. Назначение травления – общее представление о структуре, выявление перлита пластинчатого и зернистого, троостита, мартенсита. Применялся следующий реактив: 4%-ный раствор азотной кислоты (4 см3 HNО3 и 96 см3 этилового спирта). Травление проходило при комнатной температуре. Количественный химический анализ Для исследования химического состава материала использовался атомно-эмиссионный спектральный анализ в соответствии с ГОСТ 27611 – 88. Оборудование – оптический эмиссионный спектрометр – «SPECTROLABM12» (рис 2.4). В зависимости от требований аналитические возможности могут быть адаптированы под задачу, основываясь на десяти стандартных матрицах Fe, Al, Cu, Ni, Co, Mg, Ti, Sn, Pb, Zn, или на пяти матрицах драгоценных металллов: Au, Ag, Pt, Pd, Ru. Спектрометр SPECTROLAB обладает гибридной оптической системой, передающей свет с искрового стенда с одновременной регистрацией сигнала на фотоумножителях и CCD-спектрах. Благодаря это его пределы обна-

ружения спектрометра варьируются от 0,01 до 1 pmm. Если перевести в проценты данные значения будут равны 0,000001-0,0001%. А диапазон длин волн оптической системы лежит в пределах от 120 до 780 нм. Спектрометр обладает надежной и эргономичной конструкцией, а также имеется доступное программное обеспечение на русском языке. Программа способна осуществлять 2-3 измерения и анализа образцов одновременно, при нажатии 1 кнопки. Так при работе в течении 24 часов можно провести изучение более 400 рабочих проб [21]. Рисунок 2.4 – Оптический эмиссионный спектрометр с искровым источником возбуждения спектра SPECTROLAB Микроструктурный анализ Микроструктуру чугуна определяли согласно ГОСТ 3443 [11]. Фотографирование увеличенной микроструктуры образца было проведено при помощи инвертированного микроскопа Meiji cерии IM 7530 (рисунок 2.5). Данный прибор, при исследования металлургических препаратов и рутинного контроля качества, позволяет решить такие задачи, как анализ микроструктур, тестирование различных материалов и микрофотографии [22]. Технические характеристики микроскопа Meiji. IM 7530 указаны в таблице 2.5.

Таблица 2.5 – Характеристики микроскопа Meiji. IM 7530 Оптическая насадка тринокуляр Окуляры SWH10x F.N. 22 Объективы План ахромат Epi BD 5x, 10x, 20x, LWD BD 50x Осветитель вертикальный, галогеновый 12В, 50Вт, осветитель по Келлеру Рисунок 2.5 – Металлографический микроскоп MeijiIM7530. Механические испытания Испытания на твердость Испытание образцов на твердость проводилось по ГОСТ 9012 - 59 на приборе ТБ 5004. Стальной закаленный шарик вдавливается в испытуемый образец, затем снимают приложенную нагрузку, отводят образец от индентора и измеряют диаметр получившегося отпечатка. Стационарные твердомеры ТБ 5004 предназначены для измерения твердости поверхности образцов металлов по методу Бринелля в соответствии с ГОСТ 9012 и ГОСТ 23677.

Таблица 2.6 – Характеристики твердомера ТБ 5004 Модель Диапазон измерения твердости Испытательные нагрузки Пределы допускаемой погрешности твердомера от числа твердости образцовой меры твердости 2-разряда МТБ-1: НВ 100+25 при нагрузке 9807 Н НВ 200+50 при нагрузке 29420 Н НВ 400+50 при нагрузке 29420 Н Предел допускаемой погрешности нагрузок, не более Продолжительность выдержки испытуемого образца под нагрузкой Диаметры твердосплавных шариков Расстояние от индентора до опорного столика Расстояние от центра отпечатка до станины Габаритные размеры, (ДхШхВ), мм Масса Электропитание Мощность Рисунок 2.6 – Твердомер ТБ 5004 ТБ 5004 4~450 НВ 980,7Н*; 1226Н*; 1839Н; 2452Н; 4903Н; 7355Н; 9807Н; 14710Н; 29420Н 5% 4% 4% +1% 5~300 сек 2,5; 5; 10 мм 0~250 мм 120 мм 800х330х950 205 кг ~220 (380) В / 50 Гц 0,18 кВт

Испытания на предел прочности при растяжении Испытание образцов на растяжение и относительное удлинение проходило по ГОСТ 1497 - 84 на разрывной машине Р - 10, технические характеристики, которой представлены в таблице 2.7. σв напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке Pmax , предшествующей разрыву образца – формула (1.4, 𝜎в = 𝑃в 𝐴0 ). Кроме характеристик прочности материала, при испытании на растяжение определили также характеристики пластичности - относительное удлинение δ – формула (1.6, 𝛿 = 𝑙к +𝑙0 𝑙0 ). Таблица 2.7 – Технические характеристики разрывной машины P-10 Модификация Наибольшая создаваемая нагрузка, кН Тип привода Диапазон измерения, кН Рабочий ход активного захвата, мм Высота рабочего пространства, включая ход активного захвата, мм Расстояние от оси образца до колонны, мм Погрешность измерения нагружения, % Максимальная скорость перемещения активного захвата, мм/мин Отображение данных испытания Диаметры цилиндрических образцов, мм Толщина/ширина плоских образцов, мм Диаметр плит сжатия, мм Габаритные размеры (ДхШхВ), мм, не более Масса, кг, не более Мощность, кВт Электропитание, В/Гц Р-10 100 Гидравлический 4-20 10-50 20-100 280 800 210 ±1 200 Аналоговый циферблат, самописец ленточный 5-30 0,5-20/40 100 1450х950х2500 (без учета хода активного захвата) 1500 3,5 ~380/50

Универсальные разрывные машины Р-10 (рис 2.7) предназначены для статических испытаний стандартных образцов металлов на растяжение, сжатие и изгиб в соответствии с ГОСТ 1497, ГОСТ 12004, ГОСТ 14019 и др. Машины на растяжение типа Р-10 оснащены торсионным блоком измерения нагрузки. Исполнение машин – двухколонное с двумя зонами проведения испытаний: нижняя на разрыв; верхняя на сжатие. Модуль нагружающий устанавливается на фундамент с приямком (глубиной 400 мм). В разрывной машине применен принцип клиновых гидравлических захватов, обеспечивающий надежное крепление образцов и простоту в эксплуатации. Испытания на сжатие и изгиб проводятся в верхней зоне модуля нагружающего [23]. Рисунок 2.7 – Разрывная машина P-10

2.3 Обработка экспериментальных данных Свойства материалов в условиях эксплуатации изделий могут измениться, сохраняя, однако, статистический характер. В связи с этим возникает необходимость при исследовании материалов пользоваться функцией случайных величин. В общем виде такую функцию можно записать в виде: 𝑦 = 𝜑(х), где Х – случайная величина. На практике такие функции часто получаются аппроксимацией соответствующих опытных данных (результатов, испытаний). Аппроксимация экспериментальных данных проводится по методике [38]. В случае линейной зависимости 𝑦 = 𝑘𝑥 = 𝑏, коэффициенты уравнения будут: 𝑎= 𝐾𝑥𝑦 𝐷𝑥 ; 𝑏 = ӯ − 𝑎𝑥 , Где у,z - средние значения; 𝐷𝑥 – дисперсия; 𝐾𝑧𝑦 – корреляционный момент. Расчетные зависимости: Среднее значение: 1 𝑥̅ = ∑ 𝑧 𝑛 (2.1) Дисперсия: 2 𝐷𝑥(𝑦) =∑ (𝑥𝑖 −𝑥̅ )2 𝑛−1 (2.2) Среднеквадратическое отклонение: 𝑆𝑥 = √∑ (𝑥𝑖 −𝑥̅ )2 𝑛−1 (2.3)

̅y, ̅x - выборочные средние величин Y и Х соответственно. Коэффициент корреляции: 𝑟𝑥(𝑦) = 𝐾𝑥𝑦 (2.4) 𝑆𝑥 𝑆𝑦 Кху – корреляционный момент и 𝐾𝑥𝑦 = ∑ (𝑥𝑖 −𝑥̅ ) (𝑦𝑖 −𝑦) [24].

Исследования химического состава, микроструктуры и 3 механических свойств высокопрочных высококремнистых чугунов с вермикулярным графитом. 3.1 Исследование химического состава высокопрочных высококремнистых чугунов с вермикулярным графитом Изучение химического состава опытных образцов осуществлялся согласно ГОСТ 27611 – 88 на эмиссионном спектрометре «SPECTROLABM12». Первый этап изучения образцов, заключается в изучении химического состава образцов и структур в производственной лаборатории. При проведении исследования условия окружающей среды соответствовали следующим значениям: – температура воздуха 25˚С; – относительная влажность воздуха 67%. Результаты химического анализа представлены в таблице 3.1 Таблица 3.1 – Результаты химического анализа опытных образцов чугуна Образец/ Содержание элементов % ковш C Si Mg Ce Ni S Mn Cr Cu Ti P Mo Al Образец1/ 3,15 2,84 0,012 0,013 0,007 0,015 0,27 0,027 0,007 0,01 0,048 0,006 0,019 3,04 3,3 0,013 0,013 0,007 0,014 0,028 0,028 0,006 0,01 0,049 0,006 0,022 2,96 4,08 0,012 0,013 0,015 0,015 0,03 0,03 0,006 0,011 0,049 0,006 0,026 Ковш 2 Образец2/ Ковш 3 Образец3/ Ковш 5

Результаты исследования химического состава образцов №1, №2, №3 представлены на рисунке 3.1 Содержание элементов, % Содержание элементов 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0 Mg Ce Ni S Mn Cr Cu Ti P Mo Al Химические элементы Образец1/Ковш 2 Образец2/Ковш 3 Образец3/Ковш 5 Рисунок 3.1 – Результаты исследования химического состава образцов: а) содержание C и Si; б) содержание остальных элементов Из рисунка 3.1 видно, что содержание большинства химических элементов в опытных образцах приблизительно одинаково, отличие имеют C, Si, Ni, Al. 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.

3.2 Исследование микроструктуры высокопрочных высококремнистых чугунов с вермикулярным графитом Исследование микроструктуры образцов проводился на микроскопе MeijiIM 7530. Результаты микроструктурного анализа представлены в таблице 3.2. Таблица 3.2 – Микроструктура образцов Ковш № Наименование и № отливки 2 Клин №7 Клин №8 Клин б/н 3 Клин №13 Клин №14 Клин №15 5 Клин №26 Клин №27 Клин б/н Микроструктура ВГ90-80% с поверхностью СЧ ВГ60%, П6(Ф94)с участками СЧ ВГ70%;П0(Ф100)с поверхностью СЧ ВГ80-90%;П6(Ф94) ВГ80%;П6(Ф94) ВГ70-80%с поверхностью СЧ,П6(Ф94) ВГ80% с поверхностью СЧ ВГ80-90% с поверхностью СЧ ВГ80-90%;ШГф4,3 Анализ исследуемых образцов выявил, что 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. Изображения микроструктур представлены на рис. 3.2, 3.3.

а) б) Рисунок 3.2 – Микроструктура высокопрочного высококремнистого чугуна с вермикулярным графитом: а) доля вермикулярного графита 90%; б) доля вермикулярного графита 60%

Металлическая основа образцов показана на рисунке 3.3 а) б) Рисунок 3.3 – Металлическая матрица образцов: а) перлитно-ферритная; б) ферритная

3.3 Исследование механических свойств высокопрочных высококремнистых чугунов с вермикулярным графитом Испытания на твердость Для определения твердости материала были проведены замеры твердости отливок по методу Бринелля в соответствии с ГОСТ 9012 – 59 на твердомере Твердомер ТБ 5004. Результаты замеров твердости образцов представлены в таблице 3.3. Таблица 3.3 – Испытание на твердость Образец/Ковш № 1/2 2/3 3/5 Наименование и № отливки C Клин №7 3,15 Клин №8 3,15 Клин б/н 3,15 Клин №13 3,04 Клин №14 3,04 Клин №15 3,04 Клин №26 2,96 Клин №27 2,96 Клин б/н 2,96 Si 2,84 2,84 2,84 3,30 3,30 3,30 4,08 4,08 4,08 Твердость HB 169,167,168 153,153,153 171,5;169;172 168;172;173 179;179;179 175;175;175 196;200;198,5 198;200;199 208;204;204,5 Ср.Твердость, H̅B̅ 164 175 201 ВГ, % 90 60 70 80 80 80 90 90 90 Твердость опытных образцов находится в диапазоне от 153 до 208 HB. Среднее значение твердости (HB): ковш №2 – 164; ковш №3 – 175; ковш №5 – 201.

Испытание на предел прочности при растяжении и относительное удлинение Предел прочности при растяжении и относительное удлинение опытных образцов чугуна определялся согласно ГОСТ 1497 – 84 на разрывной машине P-10. Результаты испытания при растяжении (предел прочности (σв, МПа) и относительное удлинение (δ, %)), представлены в таблицах 3.4 и 3.5. Таблица 3.4 – Результаты испытания при растяжении – предел прочности при растяжении Ковш № 2 3 5 Наименование и № №отливки пробы х/сC Si Mg σв, МПа Клин №7 3 3,15 2,84 0,012 370 Клин №8 3 3,15 2,84 0,012 360 Клин б/н 3 3,15 2,84 0,012 370 Клин №13 5 3,04 3,30 0,013 430 Клин №14 5 3,04 3,30 0,013 400 Клин №15 5 3,04 3,30 0,013 410 Клин №26 9 2,96 4,08 0,012 430 Клин №27 9 2,96 4,08 0,012 460 Клин б/н 9 2,96 4,08 0,012 430 σ̅в,̅ МПа 366,67 413,33 440,00 P,кгс ВГ, % 2850 90 2850 60 3350 70 3400 80 3150 80 3150 80 3400 90 3700 90 2900 90 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.

Таблица 3.5 – Результаты испытания при растяжении –относительное удлинение Ковш № 2 Наименование и № № отливки пробы х/сC Клин №7 3 3,15 Клин №8 3 3,15 Клин б/н 3 3,15 Клин №13 5 3,04 Клин №14 5 3,04 Клин №15 5 3,04 Клин №26 9 2,96 Клин №27 9 2,96 Клин б/н 9 2,96 3 5 Mg Si δ, % 0,012 2,84 2,0 0,012 2,84 4,2 0,012 2,84 1,2 0,013 3,30 3,0 0,013 3,30 4,4 0,013 3,30 2,8 0,012 4,08 1,8 0,012 4,08 1,0 0,012 4,08 2,2 δ̅, % 2,47 3,40 1,67 P,кгс ВГ, % 2850 90 2850 60 3350 70 3400 80 3150 80 3150 80 3400 90 3700 90 2900 90 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%. Вывод главе 3: В ходе экспериментальных исследований опытных образцов чугуна установлено, что:  Полученные опытные образцы чугунов имеют следующий хими- ческий 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%.

4 Исследование влияния кремния на микроструктуру и механические свойства высокопрочных чугунов с вермикулярным графитом В ходе анализа экспериментальных исследований установлено влияние кремния на микроструктуру и механические свойства высокопрочных чугунов с вермикулярной формой графита. 4.1 Влияние кремния на микроструктуру чугуна с вермикулярным графитом Аппроксимация данных выполнена в программном обеспечении MS Excel по методике [24], описанной в 2.3: 𝑦=a𝑥+𝑏 По (2.2) Дисперсия Dx: 70,39 По (2.2) Дисперсия Dу:0,39 По (2.4) Коэффициент корреляции: 0,99 y = 8,335x+64,44 Результаты исследований влияния кремния на микроструктуру чугуна с вермикулярным графитом представлены на рисунке 4.1.

Вермикулярный графит,% 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 y = 8,335x + 64,44 R² = 0,9869 2,84 3,3 4,08 Si,% График 4.1 – Влияния кремния на микроструктуру чугуна с вермикулярным графитом В ходе аппроксимации экспериментальных данных установлена линейная зависимость между концентраций кремния и долей вермикулярного графита в высокопрочных высококремнистых чугунах с вермикулярным графитом. 4.2 Влияние кремния на твердость высокопрочного чугуна с вермикулярным графитом С помощью критерия Ирвина проверили результаты на возможные промахи, которых не оказалось. Аппроксимация данных выполнена в программном обеспечении MS Excel по методике [24], описанной в 2.3: 𝑦=a𝑥+𝑏 По (2.2) Дисперсия Dx:0,39 По (2.2) Дисперсия Dу: 300 По (2.4) Коэффициент корреляции: 0,95 y = 18,415x+143,23

Результаты исследований влияния кремния на твердость чугуна с вермикулярным графитом представлены на рисунке 4.2. 250 Твердость, HB 200 y = 18,415x + 143,23 R² = 0,9465 150 100 50 0 2,84 3,3 Si,% 4,08 График 4.2 – Влияние кремния на твердость В ходе аппроксимации экспериментальных данных установлена линейная зависимость между концентраций кремния и твердостью высокопрочного высококремнистого чугуна с вермикулярным графитом. Кремний легирует феррит, делая его более твердым. 4.3 Влияние кремния на предел прочности, высокопрочного чугуна с вермикулярным графитом, при растяжении Аппроксимация данных выполнена в программном обеспечении MS Excel по методике [24], описанной в 2.3: 𝑦=a𝑥+𝑏 По (2.2) Дисперсия Dx:0,39 По (2.2) Дисперсия Dу: 1175,62

По (2.4) Коэффициент корреляции: 0,98 Предел прочности при растяжении, МПа y = 36,665x+333,34 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 y = 36,665x + 333,34 R² = 0,9758 2,84 3,3 Si,% 4,08 График 4.3 – Влияние Si на предел прочности при растяжении В ходе аппроксимации экспериментальных данных установлена линейная зависимость между концентраций кремния и пределом прочности при растяжении высокопрочного высококремнистого чугуна с вермикулярным графитом.

4.4 Влияние кремния на пластичность (относительное удлинение при растяжении) Рисунок 4.1 – Влияние Si на относительное удлинение при растяжении Анализируя рисунок 4.1 сложно сделать выводы о влиянии концентрации кремния на относительное удлинение образца при растяжении. Необходимо продолжить исследования. Выводы по главе 4: 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.

Мероприятия по обеспечению безопасности 5 жизнедеятельности при работе в лаборатории Требования перед началом работы 1.1 Перед началом работы необходимо: – привести в порядок спецодежду. Обшлага рукавов застегнуть, волосы убрать под плотно облегающий головной убор; – проверить и убедиться в исправности приточно-вытяжной вентиляции; – проверить исправность приборов на рабочем месте и наличие четких надписей на бутылях и склянках с реактивами; – проверить наличие и целость стеклянной посуды, бюреток, пипеток, исправность: электроприборов и их заземление, контрольно-измерительных приборов, состояние титровальных столов, достаточность реактивов и реагентов; – проверить освещение рабочего места. 1.2 В помещении, где производятся работы с вредными, токсичными и пожароопасными веществами, необходимо за 15-20 минут до начала работы включить приточно-вытяжную вентиляцию и выключить ее через 20-30 минут после окончания работы с ними. Проверить работу принудительной вентиляции вытяжных шкафов (створки шкафов должны быть плотно закрыты). 1.3 Все работы с ЛВЖ, горючими жидкостями (ГЖ) и веществами, способными выделять пожароопасные пары и газы, необходимо производить только в исправных вытяжных шкафах при работающей местной вытяжной вентиляции.

1.4 Перед работой с электроприборами и электрооборудованием необходимо проверить: – диэлектрические коврики – на наличие дефектов в виде проколов, надрывов и трещин. Диэлектрические коврики должны быть чистыми и сухими; – целостность изолирующих рукояток инструментов; – наличие и целостность заземления электрооборудования; – наличие ограждений токоведущих частей электроустановки. 1.5 Перед работой с баллоном, предназначенным для транспортирования, хранения и использования сжатых, сжиженных или растворенных под давлением газов (далее – баллон) необходимо убедиться в: – наличии в баллоне именно того газа, с которым предстоит работать (по окраске баллона и надписи на нем); – годности баллона по сроку очередного его освидетельствования; – прочности прикрепления баллона к стойке; – отсутствии видимых повреждений на корпусе баллона; – исправности редукционного вентиля; – отсутствии пропуска газа из запорного вентиля; – отсутствии жира или масла на редукторе; – целостности и надежности трубопровода для подачи газа; – отсутствии близкорасположенных источников открытого огня и включенных электронагревательных приборов. 1.6 В случае неисправности баллона пользоваться им запрещается. На неисправном газовом баллоне должна быть нанесена надпись мелом «Неисправный с газом». При остатке давления в баллоне 0,5 атм. его использование необходимо прекратить, сделать отметку мелом «Пустой» и сдать баллон на склад. 1.7 Обо всех неисправностях и замеченных недостатках сообщить старшему лаборанту.

Требования во время работы 2.1 Выполнять только ту работу, по которой прошел обучение, инструктаж по охране труда и к которой допущен работником, ответственным за безопасное выполнение работ. 2.2 Не поручать свою работу необученным и посторонним лицам. 2.3 Соблюдать правила перемещения в помещении и на территории организации, пользоваться только установленными проходами. 2.4 Работник лаборатории во время работы должен: – использовать лабораторное оборудование только по назначению; – знать химические и физические свойства анализируемого материала, продуктов реакции, химических реактивов, поступающих в лабораторию для анализа, особенно их токсичность, огнеопасность и взрывоопасность; – знать правила пользования и способы проверки исправности СИЗ; – знать показатели пожарной опасности используемых химических веществ и материалов и соблюдать меры безопасности при работе с ними; – уметь пользоваться первичными средствами пожаротушения; – следить за исправностью и целостностью заземления (зануления) корпусов электроприборов, электрических машин и оборудования; – не приступать к работе с неизвестными веществами и химическими реактивами (на всех емкостях с химическими реактивами и химическими растворами должны быть этикетки с четкими надписями). 2.5 Требования безопасности при работе с едкими и ядовитыми веществами. 2.6 Все работы, связанные с применением, выделением или образованием едких, ядовитых, огне- или взрывоопасных веществ, должны проводиться в вытяжном шкафу при включенной местной вытяжной вентиляции. Применение естественной вентиляции и рециркуляции воздуха не допускается.

2.7 В помещении лаборатории должно находиться не менее двух работников. 2.8 В случае отсутствия в вытяжном шкафу отверстий, предназначенных для рук, створки вытяжного шкафа во время работы можно поднимать на 20-30 см (так, чтобы в шкафу находились только руки). Для исключения падения створок их следует закрепить в поднятом положении с помощью фиксаторов. 2.9 Сыпучие вредные вещества необходимо взвешивать в специально предназначенных для этих целей сосудах, а агрессивные и ядовитые вещества – в сосудах с притертыми пробками. 2.10 Кислоты, щелочи и другие едкие и ядовитые вещества, а также пробы анализируемой воды должны набираться в пипетку при помощи резиновой груши или отбираться автоматической пипеткой или шприцем. 2.11 Перед взбалтыванием растворов в колбах или пробирках необходимо закрывать их притертыми пробками. 2.12 Запрещается наклоняться над сосудом, в котором происходит нагревание жидких едких и ядовитых химических веществ. 2.13 Переливание едких жидкостей из бутыли в сосуд необходимо производить с помощью стеклянного сифонного устройства или насосом из искронеобразующих, антикоррозионных материалов в вытяжном шкафу при включенной вентиляции. 2.14 При перевозке (переноске) бутылей с кислотами, щелочами и другими едкими и ядовитыми веществами особое внимание необходимо обращать на сохранность тары и наличие упаковки (стружки, асбестовых прокладок и т.п.). 2.15 Раствор серной кислоты следует приготавливать, вливая ее в воду тонкой струйкой мелкими порциями при непрерывном помешивании. Запрещается наливать воду в серную кислоту во избежание возможного вскипания и выброса жидкости из сосуда.

2.16 При кипячении емкости с растворами следует наполнять не более чем на ¾ их объема. 2.17 Ядовитые вещества следует хранить в вентилируемых закрытых и опечатанных шкафах (сейфах) в соответствии со специальными инструкциями. Ключ от шкафов должен храниться у старшего лаборанта. 2.18 Ядовитые вещества следует нагревать в круглодонных колбах на асбестовой сетке, ядовитые вещества необходимо измельчать в закрытых ступках в вытяжном шкафу. 2.19 Пролитые на пол (стол) химические растворы и растворители следует немедленно нейтрализовать и убрать при помощи опилок или сухого песка, а пол (стол, стеллаж) протереть ветошью, смоченной соответствующим растворителем, после чего облитое место тщательно вымыть водой с моющим средством или 10% раствором соды. Эти работы следует проводить с использованием СИЗ (противогазов, респираторов, хлорвиниловых или резиновых перчаток). 2.20 Пролитое или просыпанное на пол (стол) ядовитое вещество необходимо засыпать опилками или песком, осторожно собрать и нейтрализовать. Участки пола или стола после этого следует обработать хлорной известью и тщательно промыть водой. При нейтрализации пролитой азотной кислоты следует применять фильтрующий противогаз. 2.21 Фильтры, бумагу, использованные при работе с ядовитыми веществами, необходимо складывать в плотно закрывающиеся емкости для их дальнейшей утилизации. 2.22 Запрещается сливать и сбрасывать в канализацию отходы химических реактивов и органических растворителей. Отходы следует собирать в специальные емкости, а также нейтрализовать их кислотой или щелочью и утилизировать. 2.23 Требования безопасности при работе с электрооборудованием. 2.24 Напряжение питания электрооборудования (электропечей, сушильных шкафов, термостатов, дистиллятора) должно находиться в пределах

установленных норм. При перерыве в работе или перерыве подачи напряжения электрооборудование должно быть отключено. 2.25 При работе с электрооборудованием работникам лаборатории запрещается: – прикасаться к открытым токоведущим частям и корпусам электрооборудования, кабелям, проводам; – класть на электрические щитки, пульты управления, электрические машины и пускатели какие-либо предметы; – сушить полотенца, обтирочные концы и другие вещи на муфельных печах, сушильных шкафах и других электронагревательных приборах; – вскрывать защитные кожуха пусковой аппаратуры и проникать за ограждения распределительных устройств. 2.26 При обнаружении повреждения электроприборов, электропроводки, распределительных устройств необходимо немедленно прекратить работу, отключить напряжение и доложить о случившемся руководителю работ или заведующему лабораторией. 2.27 При возгорании проводов и электроприборов производить их тушение следует только после снятия с них напряжения. 2.28 Требования безопасности при пользовании химической посудой. 2.29 При сборке приборов или отдельных их частей из стеклянной химической посуды следует применять эластичные соединения и прокладки. 2.30 Стеклянную химическую посуду из обычного стекла запрещается нагревать на открытом огне без асбестовой сетки. 2.31 Нагретый стеклянный сосуд закрывают пробкой после его охлаждения до температуры окружающего воздуха. 2.32 При перемешивании химического раствора стеклянной палочкой на кончик палочки следует надеть кусок резиновой трубки (в случае водных растворов) или укрепить кусок тефлона. 2.33 Запрещается в стеклянной тонкостенной посуде хранить растворы щелочей и концентрированных кислот.

2.34 Надевать каучуковые трубки на стеклянные трубки или палочки, а также вставлять стеклянные трубки в отверстия резиновых трубок следует после предварительного смачивания концов трубок водой, глицерином или вазелиновым маслом, удерживая трубку полотенцем ближе к отверстию. 2.35 Стеклянные трубки следует ломать только после надреза их напильником или специальным ножом для резки стекла. Концы трубок для предохранения рук от порезов обернуть полотенцем. Острые края стеклянных трубок оплавить или сгладить напильником. 2.36 Перед обезвреживанием и мытьем химической посуды необходимо надеть защитные очки, резиновые перчатки и прорезиненный фартук. 2.37 Обезвреживать химическую посуду следует только в вытяжном шкафу. 2.38 На мойку следует направлять химическую посуду, свободную от остатков каких-либо веществ. Запрещается мыть химическую посуду бензином, бензолом, эфиром, изопропиловым спиртом. 2.39 При мытье химической посуды с узким горлышком необходимо осторожно вынимать ерш, во избежание разбрызгивания содержимого сосуда. Требования по окончанию работ 3.1 После окончания работы необходимо выключить газовые горелки, электрические и другие приборы, оборудование и водопроводные краны, а также удалить из помещения отходы горючих и огнеопасных веществ, отработанные жидкости (сливы), мусор, загрязненную ветошь, перекрыть общий газовый и водопроводный краны, отключить электропитание. 3.2 Снять спецодежду, привести ее в порядок и убрать в шкаф. 3.3 Тщательно вымыть лицо и руки с мылом или очищающей пастой [27].

Расчет освещения лаборатории Оптимально спроектированная система освещения играет существенную роль в снижении производственного травматизма. Она уменьшает потенциальную опасность многих производственных факторов, создает нормальные условия работы органам зрения и повышает общую работоспособность организма. Произведем расчёт общего электрического освещения учебной лабораторией. Параметры помещения: а=10 - длина помещения, м; b=8 – ширина помещения, м; h=3 – высота помещения, м; S=80 – площадь помещения, м2 Световой поток (лм) одной лампы: Фл = Ен =𝑆×𝑘×𝑧 𝑁×ŋ×𝑛 (5.1) где Ен – нормированная минимальная освещенность по СНиП 23–05– 95 «Естественное и искусственное освещение», Ен = 150 лк; z – коэффициент неравномерности освещения, z = 1,15; Кз – коэффициент запаса, по СНиП 23–05–95 «Естественное и искусственное освещение» Кз = 1,5; η – коэффициент использования светового потока; N – число светильников в помещении. Индекс помещения: 𝑖= 𝑎×𝑏 ℎ×(𝑎+𝑏) где, а – ширина помещения, м; b – длина помещения, м; h – высота помещения, м (5.2)

𝑖= 10 × 8 = 1,48 3 × (10 + 8) Принимаем коэффициент использования = 43 Светильники размещаем в два ряда, Nр = 2. Фл = 150 × 80 × 1,3 × 1,5 = 6802 4 × 2 × 0,43 Определяем число светильников N в ряду: 𝑁= Фл (5.3) 𝑛×Фр 6802 = 1,7(шт) 2 × 2000 Светильники располагаются в два ряда по две штуки. 𝑁= Немаловажное значение имеет правильная цветовая отделка помещений. Покрытие стен должно быть матовым, без бликов; верхние участки стен и потолок следует окрашивать в белый цвет, так как этот цвет обладает наибольшей отражающей способностью и тем самым увеличивает освещенность помещения. Расчет вентиляции лаборатории Расчет вентиляции лаборатории выполнен по методике [27]: 𝐺пр = 𝐺выт = 3,6 × 𝑄изб с(𝑡𝑦𝑥 − 𝑡н ) где Qизб - суммарные теплопоступления в технологический цех, = 3,84 кВт; с – удельная теплоемкость воздуха, с = 1 кДж/кг*с° 𝐺пр = 𝐺выт = 3,6 × 3840 кг 2021 3 = 2021 = = 1537,47 м ⁄ч 1(29,78 − 23,5) ч 1,203 ∗ 1,19 Выводы по главе 5: выполнен: расчет освещения лаборатории – светильники должны быть расположены в два ряда по две штуки; расчет вентиляции лаборатории Gпр=Gвыт= 1537,47 м3/ч.

Заключение 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 хими- ческий 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 Gпр=Gвыт= 1537,47 м3/ч.

Список использованной литературы: 1. Сильман Г И. Влияние кремния на структуру и свойства высоко- прочного чугуна с шаровидным графитом / Сильман Г И. Камынин В В , Харитонеико С.А./ Металловедение и термическая обработка металлов, 2005. 2. Термины, определения и обозначения метрологических характе- ристик анализа вещества. / ЖАХ.1975. Т.30, №10. С.2058-2263. 3. ГОСТ 7293-85 Чугун с шаровидным графитом для отливок. Марки. (Переиздание): [сайт]. URL: http://docs.cntd.ru/document/1200008852. 4. ГОСТ 28394-89 Чугун с вермикулярным графитом для отливок. Марки: [сайт]. URL: http://docs.cntd.ru/document/1200008853. 5. Гиршович Н.Г. Справочник по чугунному литью: Справ.изд. / Под ред. Н.Г. Гиршовича. – Л: Машиностроение. – 1978. – 758с. 6. гуна. Химический состав ВЧШГ. Влияние элементов на свойства чу- URL: https://on-v.com.ua/novosti/texnologii-i-nauka/ximicheskij-sostav- vchshg-vliyanie-eleme/. 7. Соколов Н.В. Технология материалов./ Соколов Н.В., Ларин М.Н.:Москва, 1958. – 300с. 8. Харитоненко С.А. Выявление и использование особых структур- ных эффектов в чугунах стабильной системы Fe-C-Si: автореферат диссертации канд. техн. наук /Харитоненко С.А. - Тула-2005. – 5с. 9. Термины, определения и обозначения метрологических характе- ристик анализа вещества. / ЖАХ.1975. Т.30, №10. С.2058-2263. 10. Атомно-эмиссионный спектральный анализ 2012 URL: https://studme.org/204906/matematika_himiya_fizik/atomno_emissionnyy_spektralnyy_analiz.

11. ГОСТ 3443-87 Отливки из чугуна с различной формой графита. [сайт]. URL: http://docs.cntd.ru/document/1200011563. 12. Приготовление образцов для металлографического исследования микроструктуры. // С.В. Литовченко, В.Г. Кириченко, Е.А. Доценко, С.Ю. Кочетова. – Харьков 2012. – 4с. 13. С.Н. Федосеев. Микроструктурный анализ. / Томск – 2012. – 3с. 14. ГОСТ 1497-84 (ИСО 6892-84). Металлы. Методы испытаний на растяжение (Переиздание). Москва: Стандартинформ, 2008. 15. Механические испытания материалов: Лабораторный практикум / Сост.: А. Г. Кипарисов, А. А. Миронов Н. Н. Михеев, А. Е. Жуков, Предисловие и введение: Ю. В. Глявин / Нижегород. гос. техн. ун-т; Нижний Новгород, 2004.81с. 16. Механические испытания - 2012 – URL: https://studfiles.net/preview/3620327/page:3/. 17. Патент 2337973 «Способ управления технологическим процессом производства серого и высокопрочного чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом для получения отливок» / С.П. Королев, Ф.Б. Хальфин, Е.П. Овчинников, Э.В. Панфилов, С.Н. Харисов — 2006132592, заявл. от 2006.09.11, опубл. 2008.11.10, Бюл №2. 18. Патент 2318903 «Чугун с вермикулярным графитом» / В.И. Абрамов, С.П. Королев, Э.В. Панфилов. — № 2006134905, заявл. от 2006.10.02, опубл. 2008.03.10, Бюл №2. 19. Патент 2427660 Способ получения чугуна с вермикулярным графитом/ И.К. Кубовский, О.И. Петраков, Д.А. Илюшкин. — № 2009147493, заявл. от 2009.12.21, опубл. 2011.08.27. Бюл №2. 20. Патент 2605016 Способ получения высокопрочного чугуна/ М.С. Колесников, Г.Ф. Мухаметзянова, В.И. Астащенко, И.Р. Мухаметзянов. №2015108539, заявл. от 2015.03.11, опубл. 2016.12.20. Бюл №2

21. Cпектрометр Spectrolab. URL: https://www.pergam.ru/catalog/nondestructive_testing/chemical/spectrolab.htm 22. Атомно-эмиссионный спектральный анализ. - 2012 - URL: https://studme.org/204906/matematika_himiya_fizik/atomno_emissionnyy_spektra lnyy_analiz. 23. Универсальные разрывные машины Р-10. URL: https://rscim.ru/produkciya/razrivnie-mashini/tip-r/r10. 24. Зоткин В. Е. Методология выбора материалов и упрочняющих технологий в машиностроении. -М.:Высшее образование, 2017. – 320 с. 25. Общие требования охрана труда в лаборатории. URL: https://инструкция-по-охране-труда.рф/в-производственной-лаборатории.html 26. ГОСТ 7769-82 Чугун легированный для отливок со специальными свойствами. Марки. [сайт]. URL: http://docs.cntd.ru/document/1200011542. 27. Строительные нормы и правила: СНиП 2.09.02.– 85. Производственные здания. Нормативно-технический материал. – М.: Москва, 1987. – 36 с. 28. Инструкция по охране труда для лаборанта - 2018 - URL: http://ohranatruda31.ru/ohrana-truda/instruktsii-po-ohrane-truda/instruktsiya-poohrane-truda-dlya-laboranta.html.

Рецензии:

Авторизуйтесь, чтобы добавить рецензию

- у работы пока нет рецензий -

Отзывы:

Авторизуйтесь, чтобы оставить отзыв