Глобуляризація фаз у структурі стопу Cu–Fe, витопленого в індукційній печі та розлитого у валковий кристалізатор

О. В. Ноговіцин, В. О. Середенко, О. В. Середенко, А. С. Нурадинов, І. Р. Баранов

Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 34/1, 03142 Київ, Україна

Отримано: 19.03.2023; остаточний варіант - 19.04.2023. Завантажити: PDF

Зону сталого розшарування рідких фаз за витоплення мідного стопу з 20% мас. Fe одержано з використанням криці з 0,2% C, а методику досліджень узгоджено з особливостями діяграм стану Cu–Fe і Cu–Fe–C в зоні низьких концентрацій C. В індукційній бритвальній печі проводилося першочергове топлення криці з поступовим насиченням розтопу міддю невеликими твердими добавками за незначного перегріву розтопу над температурою ліквідусу (до 25 К) і руху металу у ламінарному режимі. Це забезпечило його постійне перебування у стані передрозшарування (зародки емульсії, які безперервно зароджувались і розчинялись), що притаманне розтопам Cu–Fe. В шарах розтопу, які оточували добавки міді в процесі розчинення їх, підвищувався вміст Cu, і вони за концентрацією входили у зону розшарування системи Cu–Fe, леґованої C. Там відбувалося спонтанне емульсування та набуття сталої структури дисперсними фазами. За подальшого переходу їх у зону змішування успадкована сталість структури затримувала процес розчинення глобуляризованих утворень. Охолодження металевої рідини супроводжувалося конкуренцією процесів глобуляризації й утворення дендритів. Це проявилося в розмірах об’ємів розтопу, які характеризувалися перевагою одного з типів фаз або їхнім паритетом в залежності від температурно-концентраційних і часових умов, а також особливостей їх виникнення та розвитку. В структурі одержаного виливанням у валковий кристалізатор (швидкість охолодження — $\cong$1000 K/с) листа виявлено 19 типів глобуляризованих утворень (0,2–250 мкм), три з яких (0,2–1,0 мкм) є замороженими мікроемульсіями. Визначено перспективні напрями застосування листових виробів зі стопів мідь–криця з мікроемульсованою структурою (одержання виробів адитивними технологіями для відповідального устаткування, екранів від електромагнетного та теплового впливів, вкладок у підшипники ковзання).

Ключові слова: стоп Cu–Fe, криця, індукційна піч, витоплення, валковий кристалізатор, структура, глобуляризація фаз.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v45/i12/1431.html

PACS: 61.25.Mv, 61.72.Mm, 68.70.+w, 81.30.Fb, 81.40.Ef, 83.60.Np, 83.80.Iz


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. X. Luo, D. Yuan, H. Wang, H. Chen, X. Peng, X. Bao, J. Han, H. Huang, and B. Yang, J. of Magnetism and Magnetic Mater., 556: 15 (2022). Crossref
  2. M. Wang, R. Zhang, Z. Xiao, S. Gong, Y. Jiang, and Z. Li, J. of Alloys and Comp., 820: 153323 (2020). Crossref
  3. K. Liu, X. Sheng, Q. Li, M. Zhang, N. Han, G. He, J. Zou, W. Chen, and A. Atrens, Materials, 13: 3464 (2020). Crossref
  4. Y. Yan, C. Wei, Y. He, C. Li, P. Zhang, J. Li, and J.Wang, China Foundry Res. and Develop., 19, No. 4: 335 (2022). Crossref
  5. X. Dai, M. Xie, S. Zhou, C. Wang, M. Gu, J. Yang , and Z. Li, J. of Alloys and Comp., 740: 194 (2018); https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.01.007 Crossref
  6. X. Y. Lu, C. D. Cao, and B. Wei, Mater. Sci. and Eng. A, 313, Iss.1: 198 (2001). Crossref
  7. A. Chatterjee, D. Popov, N. Velisavljervic, and A. Misra, Nanomater., 12: 1514 (2022). Crossref
  8. L. Yang, K. Hsu, B. Baughman, D. Godfrey, F. Medina, M. Menon, and S. Wiener, Additive Manufacturing of Metals. The Technology, Materials, Design and Production (New York: Springer International Publishing AG: 2017). Crossref
  9. Z. M. Rdzawski, J. Stobrawa, and W. Chuchavski, J. of Achiev. in Mater. and Manuf. Eng., 33, Iss. 1: 7 (2009).
  10. X. Liang, Y. Wang, X. Guo, L .Zhang, and H. Li, J. Metals, 12, Iss. 3: 337 (2022). Crossref
  11. Д. Р. Вилсон, Структура жидких металлов и сплавов (Москва: Металлургия: 1972) (пер. з англ.).
  12. G. Wignall and P. Egelstaff, J. of Phys. C: Solid State Phys., 1, No. 4: 1088 (2002). Crossref
  13. А. А. Жуков, Р. Л. Снежной, Труды XVI совещания по теории литейных процессов (1974), с. 15.
  14. В. М. Чурсин, Плавка медных сплавов (Физико-химические и технологические основы) (Москва: Металлургия: 1982).
  15. Y. Nakagawa, Acta Metallurgica, 6, Iss. 11: 704 (1958). Crossref
  16. Y. Chen, F. Liu, G. Yang, X. Q. Xu, and Y. H. Zhou, J. of Alloys and Comp., 1–2: 427 (2006). Crossref
  17. R. Shi, Y. Wang, and D. Whuler, Acta Materiala, 61: 1229 (2013). Crossref
  18. S. Liu, J. Jie, Z. Guo, G. Yin, I. Wang, and T. Li, J. of Alloys and Comp., 742: 99 (2018). Crossref
  19. L. Soldi, A. Laplace, M. Roskosz, and S. Gosse, J. of Alloys and Comp., 803: 61 (2019). Crossref
  20. М. В. Пикунов, Плавка металлов, кристаллизация сплавов, затвердевание отливок (Москва: МИСиС: 1977).
  21. J. He and J. Zhao, Mater. Sci. and Eng. A, 404: 85 (2005). Crossref
  22. V. K. Löhberg und K.Röhring, Giesserei, Heft 3, Jahr.17: 92 (1965).
  23. А. С. Затуловський, В. О. Щерецький, О. А. Каранда, Процеси лиття, № 6: 59 (2019).
  24. А. Котб, А. А. Вертман, А. М. Самарин, Изв. Акад. наук СССР. Металлы, № 3: 23 (1966).
  25. О. В. Ноговіцин, В. Л. Лахненко, І. Р. Баранов, Металознавство та обробка металів, 1: 3 (2021). Crossref
  26. В. О. Середенко, Металознавство та обробка металів, 2: 14 (2006).
  27. В. О. Середенко, Металознавство та обробка металів, 1: 35 (2004).
  28. В. А. Середенко, Процессы литья, 2: 7 (2003).