Определение прочностных свойств высокопрочного чугуна по относительной удельной электропроводности

Экспериментальные работы по применению метода прогнозирования прочностных свойств серого чугуна по электрическим характеристикам сплава показали, что возможно использовать для этой цели прибор с электрографический принципом действия [1]. Данный прибор, имеющий мостовую измерительную схему, позволяет успешно прогнозировать прочностные свойства стали Ϭ_В по эмпирическим прямым регрессии корреляционной зависимости Ϭ_В от относительной удельной электропроводности расплавов серого чугуна ∆ȵ [2].

Для опробования электрографического метода, связующего электрические характеристики расплавов высокопрочного и серого чугунов с их прочностными свойствами, была использована схема прибора контроля прочностных свойств стали [2]. На рис. 1 показаны графические зависимости удельной проводимости ȵ чугунов СЧ20  и ВЧ40 во времени τ, по которым можно сделать вывод, что конечные величины ȵ расплавов чугунов (ВЧ_К) и (СЧ_К)  различны и на их значения воздействует активность зародышевой фазы сплавов и в первую очередь имеющиеся графитовые комплексы [3, 4].

Рис. 1 Общий вид хода кривых зависимости удельной проводимости ȵ расплава серого чугуна (СЧ20)  и расплава высокопрочного чугуна (ВЧ40) во времени τ

Можно предположить, что графитовые комплексы за время выдержки расплавов серого (от τ_Нсч до  τ_Ксч) и высокопрочного чугунов (от τ_Нвч до  τ_Квч) образуют первоначальные включения графита, непосредственно влияющих на структуру и прочностные свойства этих сплавов.

Используя методы математической обработки результатов эксперимента [5] были определены прямые корреляционной зависимости Ϭ_В от значений относительной удельной электропроводности ∆ȵ [1, 2] для высокопрочного чугуна марки ВЧ40 и серого чугуна марки СЧ20, представленные на рисунке 2. Эти зависимости можно описать уравнениями прямых (см. рис. 2): для чугуна марки СЧ20 (прямая 1) Ϭ_В = a₁ ∆ȵ, где a₁= tg L₁, Ϭ_В = 0,5343∆ȵ и для высокопрочного чугуна марки ВЧ40 (прямая 2) Ϭ_В = a₂ ∆ȵ, где a₂= tg L_2, Ϭ_В = 0,6745∆ȵ. Ход этих прямых зависимостей подтвердил наличие связи значений прочности Ϭ_В с величиной ∆ȵ для расплавов серого чугуна СЧ20 и высокопрочного чугуна ВЧ40

Рис. 2 Эмпирические прямые регрессии корреляционной зависимости Ϭ_В от ∆ȵ для чугуна марки СЧ20 (прямая 1) и высокопрочного чугуна марки ВЧ40 (прямая 2)

Зависимости удельной электропроводности расплава серого чугуна СЧ20 и высокопрочного чугуна марки ВЧ40 во времени τ (см. рис. 1) зафиксировали изменение значений ȵ у расплавов этих чугунов. Такой вид кривых этих зависимостей можно объяснить различиями в числе, имеющихся в единице объёма расплавов данных чугунов, зародышей центров кристаллизации и графитовых комплексов.

Таким образом, эмпирические прямые регрессии корреляционной зависимости Ϭ_В от ∆ȵ для данных сплавов (см. рис. 2) указали на прямо пропорциональное изменение величины прочности чугунов Ϭ_В от значений относительной удельной электропроводности ∆ȵ данных сплавов. Это даёт возможность прогнозировать прочностные свойств этих сплавов с применением разработанной методики измерений и с использованием специальной конструкции датчика прибора контроля.

 Выявление зависимости Ϭ_В = f (∆ȵ) для конкретного технологического процесса получения чугуна разрешит проблему оперативного определения соответствия выплавляемого сплава заданной марке. Контроль прочностных свойств литейных сплавов позволит снизить процент брака отливок по механическим свойствам и повысить рентабельность литейного производства.

Список литературы

1. Миненко Г.Н. Метод прогнозирования прочностных свойств чугуна.     «Литьё Украины», 2021, № 2, с. 20 - 22
2. Миненко Г.Н. Электрографический метод прогнозирования прочностных свойств литой стали и чугуна. «Литьё Украины», 2021, № 3, с. 16 – 18
3. Гиршович Н.Г. Кристаллизация и свойства чугуна в отливках. – М.: Машиностроение, 1966, 562 с.
4. Ершов Г.С., Черняков В.А. Строение и свойства жидких и твёрдых металлов. – М.: Металлургия, 1978. 248 с.
5. Румшиский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента. – М.: Наука, 1971. 192 с.

Литье Украины, 2021, №4, с.15-17