Разработка технологии изотермической закалки высокопрочных чугунов с шаровидным и вермикулярным графитом для деталей машиностроения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Шаехова Ирина Фаридовна

• Шаехова Ирина Фаридовна
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Шаехова Ирина Фаридовна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ ИЗОТЕРМИЧЕСКИ ЗАКАЛЕННЫХ ВЫСОКОПРОЧНЫХ ЧУГУНОВ

МАШИНОСТРОЕНИЯ

1.1 Основные направления развития свойств и применения изотермически закаленных высокопрочных чугунов

1.2 Анализ научных знаний, определяющих технологию изотермической закалки высокопрочных чугунов

1.2.1 Диаграммы изотермического превращения чугуна

1.2.2 Структурообразование высокопрочных чугунов при аустенитизации и при изотермической закалке

1.2.3 Теплопроводность как один из факторов, определяющий прокаливаемость высокопрочных чугунов

1.2.4 Проблема идентификации структур матрицы изотермически

закалённого высокопрочного чугуна

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Материалы и методики проведения изотермической закалки

2.2 Методики исследований материалов

2.2.1 Методика определения теплопроводности

2.2.2 Дилатометрический анализ

2.2.3 Методика определения прокаливаемости

2.2.4 Методика исследования структур

2.2.5 Методика определения микротвердости

2.2.6 Рентгеноструктурный анализ

2.2.7 Методики определения физико-механических свойств

2.3 Совершенствование методики контроля микроструктур аусферритных чугунов

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВЫСОКОПРОЧНЫХ ЧУГУНОВ С ШАРОВИДНЫМ И ВЕРМИКУЛЯРНЫМ ГРАФИТОМ, ВЛИЯЮЩИХ НА ТЕХНОЛОГИЮ ИЗОТЕРМИЧЕСКОЙ ЗАКАЛКИ

3.1 Исследование влияния температуры на коэффициент термического расширения при нагреве и выдержке

3.2 Исследование влияния температуры на теплопроводность в области

технологического процесса изотермической закалки

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

4. РАЗРАБОТКА МЕТОДОЛОГИИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИИ ИЗОТЕРМИЧЕСКОЙ ЗАКАЛКИ

4.1 Определение технологического окна аустенитизации для изотермической закалки

4.2 Определение технологического окна времени выдержки при изотермической закалке

4.3 Разработка рекомендаций по легирующему комплексу высокопрочных чугунов с шаровидным и вермикулярным графитом для обеспечения

прокаливаемости при изотермической закалке

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

5. РАЗРАБОТКА НАУЧНО ОБОСНОВАННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ИЗОТЕРМИЧЕСКОЙ ЗАКАЛКИ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ВЫСОКОПРОЧНОГО ЧУГУНА С ШАРОВИДНЫМ И

ВЕРМИКУЛЯРНЫМ ГРАФИТОМ

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЯ

ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВЧ - высокопрочный чугун ЧВГ - чугун с вермикулярным графитом ЧШГ - чугун с шаровидным графитом ИЗ - изотермическая закалки

ИЗВЧ - изотермически закаленный высокопрочный чугун АБВЧ - аустенитно-бейнитные высокопрочные чугуны ТР -термическое расширение РСА - рентгеноструктурный анализ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка технологии изотермической закалки высокопрочных чугунов с шаровидным и вермикулярным графитом для деталей машиностроения»

ВВЕДЕНИЕ

На сегодняшний день Россия, как и весь мир, находится на пороге больших преобразований во всех аспектах человеческой деятельности. В качестве одной из ключевых задач выдвигается необходимость минимизации негативных воздействий на окружающую среду за счет снижения загрязнения и экономного использования природных ресурсов. В области автомобилестроения это подразумевает сокращение газовых выбросов, экономное потребление горюче-смазочных материалов и обеспечение более продолжительных сроков эксплуатации, снижение затрат на производство автомобильных компонентов, увеличение грузоподъемности автомобилей и т.д. Для решения поставленных задач одним из направлений можно выделить совершенствование материалов автокомпонентов и технологий их производства. Мировой опыт применения аустенитно-бейнитных чугунов позволяет рассматривать их как перспективные конструкционные материалы, обладающие удельной прочностью значительно выше, чем у деформируемых сталей и алюминиевых сплавов и приближается к удельной прочности титана и магниевых сплавов.

Впервые об аустенитно-бейнитных высокопрочных чугунах (АБВЧ) или изотермически закаленных высокопрочных чугунах (ИЗВЧ) или аусферритных высокопрочных чугунах стали говорить в конце 1940-х годов. Первое промышленное применение АБВЧ в мире состоялось в 1972 году, был изготовлен коленчатый вал компрессора из высокопрочного чугуна весом 0,5 кг «Текумсех Продактс». В отечественной научно-практической сфере данным направлениям занимались такие предприятия как АО «НАМИ», АМО «ЗИЛ», АО «КАМАЗ», Коломенский завод тяжелого станкостроения и другие. Однако в России до настоящего времени материал не получил широкого промышленного распространения из-за недостаточной изученности процессов структурообразования при изотермической закалке, отсутствия надёжных технологий изотермической закалки, обеспечивающих необходимую воспроизводимость структур и свойств деталей, а также отсутствия

производственных методов и инструментов контроля игольчатых закалочных структур матрицы изотермически закалённых высокопрочных чугунов.

Примерно в тот же период, что и первое мировое промышленное применение АБВЧ, в производстве начинается применение чугунов с вермикулярным графитом (ЧВГ). Однако данная форма графита является промежуточной, его получение ограничено узким технологическим окном, что существенно снижает формирование устойчивой структур и требует строго контроля процесса. По этой причине изучение поведения чугуна с вермикулярным графитом при изотермической закалке до настоящего времени является недостаточным и представляет особый интерес.

Традиционно ЧВГ относят к классу ВЧ и по умолчанию считается, что процессы структурообразования схожи с ЧШГ. И при разработке промышленных технологий получения ЧВГ используют данные по характеристикам ЧШГ аналогичных химических составов, в частности, данные по температурам и скоростям аустенитизации. Однако, даже для ЧШГ такая информация весьма ограничена и зачастую получена по уникальным не сопоставимым методикам исследования, а показатели находятся в широких пределах, неприемлемых для производственных условий.

Степень разработанности темы. Фундаментальные основы структурообразвания ИЗВЧ были исследованы в трудах Александрова Н.Н., Андреева В.В., Артеменко Т.В., Беха Н.И., Бунина К.П., Гиршовича Н.Г., Давыдова С.В., Диброва И.А., Жукова А.А., Захарченко Э.В., Корниенко Э.Н., Коровина В.А., Косникова Г.А., Лахтина Ю.М., Леушина И.О., Литовки В.И., Неделько Л.А., Неижко И.Г., Попова А.А., Сильмана Г.И., Тарана Ю.Н, Шермана А.Д. и др.

Основы формирования структур ЧВГ и технологий их получения на современных предприятиях освещались в трудах преимущественно зарубежных ученых: D. Stefanescu, A. Nofal, С. Loper, Е. Пивоварского, S. Dawson, Валкова К., A. Rimmer, J. Lacaze, A. Dioszegi, H. Yasuda и др. Среди последних работ отечественных авторов и ученых СНГ в данном направлении

можно выделить авторов Гуртового Д.А., Болдырева Д.А., Королева С.П., Макаренко К.В., Панова А.Г., Панфилова Э. В. и др.

Стоит отметить, что среди отечественных стандартов существует три, регламентирующих характеристики ЧВГ, но они достаточно давно не обновлялись. Марки непосредственно ЧВГ для отливок устанавливает ГОСТ 28394-89. В ГОСТ 3443-87 представлен качественный контроль микроструктур чугунов с вермикулярным графитом в виде шкал с описанием формы, распределения и количества включений. Однако информация о микроструктурах весьма краткая и не охватывает всё их разнообразие, встречающееся в производстве изделий и, особенно, при разработке новых марок ЧВГ. Указанная проблема может быть решена цифровыми методы количественной металлографии, активно развивающимися в последнее время разработчиками программного обеспечения автоматических анализаторов изображений, в частности такими отечественными компаниями как Thixomet и SIAMS. Проблема актуализации отечественных стандартов на чугуны рассмотрена в работах Казакова А.А., Ивановой В.А., Панова А.Г., Покровского А.И., Сивковой Т.А. и др. В то же время за рубежом стандарты постоянно обновляются и содержат марки с более высокими свойствами и более детальные описания и шкалы микроструктур.

Недостаточная изученность ЧВГ и ЧШГ аустенитно-бейнитного класса определяет актуальность настоящих научных исследований, направленных на разработку технологии изотермической закалки ВЧ с разной формой графита и совершенствование методики производственного контроля аусферритных структур.

Цель исследования: разработать технологию изотермической закалки высокопрочных чугунов с шаровидным и вермикулярным графитом для изготовления деталей машиностроения и усовершенствовать методику производственного контроля аусферритных структур чугунов.

Поставленная цель в диссертационной работе достигается решением следующих задач исследования:

1. Провести анализ современного состояния исследований в области применения и производства изотермически закаленных высокопрочных чугунов с шаровидным и вермикулярным графитом.

2. Усовершенствовать методику контроля микроструктур аусферритных чугунов.

3. Исследовать теплофизические свойства высокопрочных чугунов с шаровидным и вермикулярным графитом, влияющие на технологию изотермической закалки.

4. Разработать методологию определения параметров технологии изотермической закалки.

5. Разработать научно обоснованные технологии изотермической закалки машиностроительных деталей из высокопрочного чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом.

В процессе диссертационного исследования получены следующие результаты, обладающие научной новизной:

1. Определены связи структур высокопрочных чугунов с шаровидным и вермикулярным графитом с физико-механическими свойствами и высокопрочного чугуна с шаровидным графитом с эксплуатационными свойствами с целью обеспечения надежности и долговечности деталей машин.

2. Установлены закономерности термического расширения высокоуглеродистого эвтектического чугуна с шаровидным графитом, впервые исследованы и выявлены закономерности поведения термического расширения чугунов с вермикулярным графитом различных составов и исходной микроструктуры при нагреве в диапазоне температур 25.. .900 °С.

3. Определены закономерности влияния температуры на теплопроводность высокопрочных чугунов с шаровидным и вермикулярным графитом при нагреве в диапазоне температур 25.950 °С.

4. Усовершенствована методика контроля закалочных структур аусферритных чугунов, основанный на одновременном её изучении методом

световой оптической микроскопии и определении её микротвёрдости методом Виккерса.

Теоретическая и практическая значимость. Полученные результаты исследования строения и структурообразования изотермически закалённых высокопрочных чугунов внедрены в производство и использованы в технологических процессах изготовления опытных деталей грузовых автомобилей семейства КАМАЗ из легированного чугуна с шаровидным графитом в рамках НИОКиТР между ФГАОУ ВО КФУ и ПАО КАМАЗ (г. Набережные Челны, Акт внедрения от 19.12.2022 г.) и опытных деталей из нелегированного чугуна с вермикулярным графитом для перспективных двигателей внутреннего сгорания малой авиации по заказу ООО ФЕНИКС (г. Тутаев, Акт внедрения от 20.12.2022 г.).

Выявленные связи структур высокопрочных чугунов с шаровидным и вермикулярным графитом с физико-механическими свойствами и высокопрочного чугуна с шаровидным графитом с эксплуатационными свойствами с целью обеспечения надежности и долговечности деталей машин могут быть использованы конструкторами при конструировании и разработке конструкторской документации на износостойкие детали машин, работающих в условиях вязкого разрушения и циклических нагрузок.

Выявленные закономерности влияния температуры на теплопроводность высокопрочных чугунов с шаровидным и вермикулярным графитом при нагреве в диапазоне температур 25...950 °С, а также закономерности поведения термического расширения чугунов с вермикулярным графитом различных составов и исходной микроструктуры, закономерности термического расширения высокоуглеродистого эвтектического чугуна с шаровидным графитом при нагреве и охлаждении в диапазоне температур 0.950 °С могут быть использованы при расчётах и моделировании тепловых процессов, происходящих как при эксплуатации деталей машин в условиях термического и термоциклического нагружения,

так и во время нагрева в технологических процессах термической обработки заготовок и деталей машин.

Полученные результаты исследования влияния изотермической закалки на свойства ЧВГ могут быть основой для нормирования новой гаммы высокопрочных износостойких ЧВГ с принципиально новым уровнем свойств.

Усовершенствована методика контроля закалочной игольчатой структуры металлической матрицы изотермически закалённого высокопрочного чугуна может быть использована производственными машиностроительными лабораториями при контроле микроструктуры заготовок и деталей машин.

Практические и теоретические результаты исследований внедрены в учебный процесс Набережночелнинского института КФУ и могут быть использованы в учебных процессах других ВУЗов при подготовке материаловедов и родственных специалистов (Акт об использовании результатов кандидатской диссертационной работы от 19.12.2022 г.).

Результаты исследований имеют практическую значимость как для производства, так и для учебного процесса при подготовке бакалавров и магистров по направлениям «Материаловедение и технологии материалов», «Машиностроение» по дисциплинам «Методы исследования, контроля и испытания материалов», «Перспективные материалы», «Химико-термическая обработка», «Материаловедение».

Методы исследования. В ходе решения поставленных задач в диссертационной работе использовались методы микро- и рентгеноструктурного анализа, метод автоматического анализа цифровых изображений микроструктур, дилатометрический метод определения термического расширения, метод лазерной вспышки определения теплофизических характеристик, метод определения микротвердости вдавливанием алмазных наконечников, метод определения ударной вязкости при ударном изгибе, методы определения прочности и пластичности при

растяжении, для расчетов и построения графиков использовалась программная среда MS Excel.

Достоверность и обоснованность полученных результатов работы обеспечивались корректным использованием современного оборудования и программных комплексов, известных научных методов представления и обработки данных, аттестованных методик контроля, а также подтверждается согласованностью полученных результатов исследований со структурой и свойствами опытных промышленных образцов деталей «Шестерня ведомая цилиндрическая» и «Гильза».

Благодарности

Научному руководителю д.т.н., доценту Панову А.Г., сотрудникам и студентам кафедры материалов, технологий и качества Набережночелнинского института КФУ, Дегтяревой Н.Г., специалистам испытательной лаборатории ТЦ ПАО КАМАЗ (стендовые испытания детали «Шестерня ведомая цилиндрическая» главной передачи заднего моста грузового автомобиля семейства «КАМАЗ»), институту металлургии УрО РАН (измерение теплофизических свойств), МГТУ им. Г.И. Носова (определение доли остаточного аустенита методом РСА).

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ ИЗОТЕРМИЧЕСКИ ЗАКАЛЕННЫХ ВЫСОКОПРОЧНЫХ ЧУГУНОВ

МАШИНОСТРОЕНИЯ

1.1 Основные направления развития свойств и применения изотермически закаленных высокопрочных чугунов

Техническое машиностроение сталкивается с необходимостью радикального изменения подхода к подбору материалов в соответствии с новыми требованиями к конструкциям машин и быстрого развития как традиционных металлических, так и альтернативных относительно новых композиционных материалов. В автомобильной и авиационной промышленности в целях снижения выбросов и соблюдения экологических норм разработчики сосредоточили свое внимание на применении таких материалов как алюминиевые сплавы, композиты на основе металлической и полимерной матрицы [1-8]. Относительно недавно в данный список попал и изотермически закаленный высокопрочный чугун (ИЗВЧ) [9-22].

В последние десятилетия в различных отраслях зарубежной промышленности наблюдается быстрый рост применения данного типа материала: автомобилестроение и горнодобывающая промышленность, железнодорожный транспорт, сельское хозяйство и другие. Появление тематических конференций и рост научных публикаций дополнительно отражают не только промышленный, но и академический интерес. За рубежом на сегодняшний день имеется несколько научных школ по изучению бейнитного чугуна, опубликованы десятки научных трудов, разработаны технические решения для заводов-производителей и несколько десятков государственных стандартов разных стран [23]. Однако стоит отметить, что отечественные конструкторы и инженеры до сих пор мало знакомы с преимуществами данного вида материала в силу ограниченности и разрозненности информации.

Изотермически закаленный высокопрочный чугун относительно новый конструкционный материал, отличающийся уникальным сочетанием механических свойств и обладающий большим потенциалом для использования в различных областях. ИЗВЧ стал материалом с огромным потенциалом, в определенных областях применения он способен заменить сталь и алюминий. ИЗВЧ обладает прочностью и вязкостью, сопоставимыми со сталью, при этом удельная стоимость производства и масса ниже [24]. Преимущества ИЗВЧ определяются его специфической и уникальной микроструктурой, которая состоит из мелкоигольчатого феррита с обогащенным углеродом остаточным аустенитом (аусферритом).

В 1971 г. ИЗВЧ был разработан в Чехословакии и применялся в автомобильной, тракторной и машиностроительной промышленности благодаря своему превосходному сочетанию демпфирующих свойств, высокой износостойкости и относительно низкой стоимости изготовления. Первое коммерческое производство изделий из ИЗВЧ произошло в 1972 году на предприятии Wagner Castings Co., был изготовлен коленчатый вал компрессора холодильника Tecumumh Products. До этого момента применение термической обработки в виде изотермической закалки и изучение ее влияния на получение требуемых свойств ограничивалось исключительно научными экспериментами. В 1977 году General Motors использовал ИЗВЧ в качестве замены стального зубчатого колеса в автомобилях Pontiac с задним приводом [25]. В 1983 году компания Cummins Engine Co. использовала ИЗВЧ для изготовления зубчатых передач в дизельных двигателях серий B и C.

В соответствии с новыми требованиями законодательства по охране окружающей среды в отношении выбросов CO2 и других вредных веществ в атмосферу, производители автомобилей вынуждены переходить на материалы с более эффективным соотношением прочности и веса при производстве двигателей. И к настоящему времени изотермически закалённый высокопрочный чугун с шаровидным графитом (ВЧШГ) уже достаточно широко вошёл в практику зарубежного машиностроения [26-40] и

стандартизирован. Соответствующие требования к аусферритным ВЧШГ регламентированы ISO 17804:2005. В нем обозначено пять классов аусферритного ВЧШГ с их классификацией на основе механических свойств, измеренных на образцах, изготовленных из отдельно отлитых образцов или образцов, вырезанных из отливки. ISO 17804:2005 также определяет две марки с их классификацией по твердости. Применение ИЗВЧ зависит от класса. ИЗВЧ классов 1 и 2 считаются конструкционными, используемыми в компонентах подвески и во многих других устройствах с динамическими нагрузками благодаря пластичности, в то время как ИЗВЧ классов 4 и 5 являются износостойкими благодаря высокой твердости и используются в областях, где износостойкость является основным критерием для выбора материала. Вследствие существенного влияния режима термообработки на конечные свойства чугуна требуется точное управление процессом изотермической закалки на бейнит. С помощью изменения температурно-временных параметров аустенитизации, закалки и выдержки можно получить ИЗВЧ с различной комбинацией свойств.

Благодаря оптимальному соотношению прочности и веса ИЗВЧ становится альтернативой дорогостоящим алюминиевым отливкам и поковкам. В связи с тем, что ИЗВЧ прочнее, правильно спроектированная деталь из ИЗВЧ может заменить алюминий с уменьшением её веса и стоимости. ИЗВЧ примерно на 10% легче стали из-за содержащегося в нем графита. Энергозатраты на производство ИЗВЧ ниже, чем на производство стальных отливок и поковок. Следовательно, удельная стоимость производства снижается, что напрямую влияет на стоимость готового изделия.

ИЗВЧ в целом характеризуются лучшей износостойкостью [41] по сравнению с альтернативными материалами при одинаковой и даже меньшей твердости. При абразивном износе детали из ИЗВЧ с твердостью 30.. .40 HRC будут изнашиваться сопоставимо с закаленной и отпущенной сталью с твердостью около 60 HRC.

В приложении 1 представлены примеры применения ИЗВЧ в качестве альтернативного материала при решении различных промышленных задач.

ИЗВЧ обеспечивает уникальную комбинацию высокой прочности и твердости в сочетании с пластичностью для изготовления шасси. Благодаря демпфирующей способности данный материал подходит для изготовления колес железнодорожных вагонов. Как указывалось выше, ИЗВЧ отлично зарекомендовал себя при изготовлении зубчатых колес [12, 29-31] за счет оптимального сочетания прочности на изгиб, поверхностной прочности и износостойкости. Шестерни из ИЗВЧ используются в дизельных двигателях благодаря своей прочности, низкому шумообразованию и простоте изготовления. Оси колес, которые изготавливают из сборной стальной конструкции могут быть получены из цельной отливки ИЗВЧ для сельскохозяйственных целей.

При производстве компонентов для земляных работ (наконечники рыхлителей, отвалы грейдеров и пр.) основным традиционным материалом является сталь. Практика показала, что ИЗВЧ в сравнении со сталью не уступает ей в прочности на растяжение, пределе текучести и твердости, а недостаток в виде относительно низких значений модуля упругости может быть частично устранен в процессе проектирования.

Следует отметить, что до полученных в работе результатов примеров применения ИЗВЧ для изготовления компонентов авиационной промышленности в информационных источниках выявлено не было.

Существенное увеличение показателей прочности и износостойкости ИЗВЧ может вызвать определенные трудности при обработке. Обработка резанием ИЗВЧ затруднена из-за быстрого износа или поломки инструмента [41-43]. Ограниченность применения ИЗВЧ в автомобильной промышленности обусловлена также нестабильностью технологии получения. Свойства, которые делают ИЗВЧ привлекательным, также представляют серьезную проблему. В этой связи целесообразно термическую обработку проводить на готовом изделии без дальнейшей механической обработки.

Тем не менее за рубежом на сегодняшний день имеются полномасштабные промышленные производства ИЗВЧ с шаровидным графитом, что доказывает его техническую и экономическую эффективность. В частности, можно отметить опыт фирмы Zanardi Fonderie S.p.A. (г. Минербе, Италия), годовой объем выпуска данного типа чугуна которой составляет более 20 тыс. тонн.

Основополагающей проблемой, сдерживающей применение ИЗВЧ в промышленности России, является недостаточная изученность процессов его структурообразования. Представители зарубежной промышленности в данном направлении активно развивают свои технологии, основанные на новых результатах исследований, получаемых на новой научной теоретической и экспериментальной базах. Назрела необходимость восстановления и развития технологического суверенитета в области изотермической закалки высокопрочного чугуна, что и обуславливает актуальность данного исследования, направленного на получение собственной стабильной технологии изготовления ИЗВЧ без привязки к зарубежным партнерам.

На сегодняшний день на тему ИЗВЧ защищены две отечественные диссертации 1998 и 2001 год соответственно [15, 16]. За рубежом диссертаций на данную тему защищено также не много, однако работы в данном направлении велись всегда, что также демонстрирует достаточно большое количество тематических зарубежных публикаций.

Большое значение данному вопросу уделяют ученые со всего мира, но можно выделить таких авторов как A. Nofal [12, 13, 44-46], A. Rimmer [34, 37, 47], которые внесли существенный вклад в развитие данного направления.

Ситуация с изотермической закалкой ЧВГ еще сложнее, так как лишь относительно недавно в отечественном производстве появилась стабильная технология получения данного литого материала [48-57]. За рубежом технология получения ЧВГ появилась значительно раньше и быстрее внедряется в промышленность, в частности можно отметить компанию

SmterCast, чья технология является мировым лидером по изготовлению блоков и головок цилиндров из ЧВГ [58]. Поэтому изучение структурообразования и свойств чугуна с вермикулярным графитом при изотермической закалке в настоящее время в мире представляет особый интерес [45, 54, 59, 60-66].

В отечественной научной и производственной сфере до недавнего времени высокопрочным чугуном было принято называть исключительно чугун с шаровидной формой графита. Вместе с тем, уже ГОСТ 7293-85, несмотря на название «Чугун с шаровидным графитом для отливок», распространяет своё действие и на высокопрочный чугун с вермикулярным графитом (ВЧВГ). Поскольку ЧВГ и ЧШГ относят к одному классу высокопрочных чугунов, то по умолчанию в расчётах технологических процессов считается, что закономерности его структурообразования схожи с ЧШГ. В отечественной справочной литературе информация о ЧВГ достаточно ограничена и не в полной мере раскрывает его характеристики и области применения, а для разработки промышленных технологий получения ЧВГ предлагается использовать данные, аналогичные для ЧШГ, в частности, по температуре и времени аустенитизации. В то же время, даже для ЧШГ такая информация весьма ограничена и зачастую получена по уникальным не сопоставимым методикам исследования, а показатели находятся в широких пределах, не приемлемых для производственных условий, что требует дополнительных исследований, особенно для ЧВГ.

Поиск в отечественных и зарубежных источниках, в том числе диссертаций, информации в области изучения проблемы изготовления, контроля и применения изотермически закаленных чугунов с вермикулярным графитом выявил их весьма ограниченное количество, недостаточное для практического использования. Данный факт подтверждает необходимость проведения фундаментальных исследований данного направления и формирования научной и технической базы для успешного внедрения материала в промышленность и расширение сфер применения чугунов с целью повышения потребительских свойств и экономии ресурсов.

1.2

Анализ литературных данных, определяющих технологию изотермической закалки высокопрочных чугунов

1.2.1 Диаграммы изотермического превращения чугуна

Как известно, чугун является самым сложным в получении заданных свойств и постоянно развиваемым промышленным материалом благодаря уникальному сочетанию основных полиморфных химических элементов таких как железо, углерод и кремний. При этом разработку новых составов и свойств чугунов начинают, как правило, с двойной диаграммы равновесного состояния системы железо-углерод (рисунок 1.1). Однако уже с этого момента начинаются проблемы надёжного прогнозирования строения, свойств и технологии разрабатываемых промышленных чугунов, поскольку до сих пор по диаграмме Fe-C остаются вопросы и предлагаются всё новые её трактовки [20, 52, 67-72].

80 90 Рс3С,% Рисунок 1.1 - Диаграмма состояния Fe-C

Ещё более затруднительная ситуация с тройной диаграммой железо-углерод-кремний (рисунок 1.2), которая значительно сложнее и гораздо менее изучена [73, 74]. И уж совсем сложно с реальными многокомпонентными неравновесными системами, в которых содержится огромное разнообразие контролируемых и неконтролируемых химических элементов, обуславливающих явление структурной наследственности чугунов. По этой причине учёные вновь и вновь проводят различного рода исследования, которые как-то могут объяснить и спрогнозировать структурообразование чугуна в промышленных технологических процессах [52, 72, 73-76].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Шаехова Ирина Фаридовна, 2023 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Тимошков, П.Н. Композиционные материалы в автомобильной промышленности (обзор) / П.Н. Тимошков, А.В. Хрульков, Л.Н. Язвенко // Труды ВИАМ. - 2017. - № 6 (54). - С. 61-68.

2. Каблов, Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» / Е.Н. Каблов // Авиационные материалы и технологии. - 2015. - № 1 (34). - С. 3-33.

3. Каблов, Е.Н. Материалы для изделия «Буран» - инновационные решения формирования шестого технологического уклада / Е.Н. Каблов // Авиационные материалы и технологии. - 2013. - № 1 (70). - С. 3-9.

4. Огородов, Д.В. Развитие литейных алюминиевых сплавов в ВИАМ (к 120-летию со дня рождения И.Ф. Колобнева) / Д.В. Огородов, А.В. Трапезников, Д.А. Попов [и др.] // Труды ВИАМ. - 2017. - № 2 (50). - С. 12.

5. Шмотин, Ю.Н. Новые материалы для перспективного двигателя ОАО "НПО «Сатурн» / Ю.Н. Шмотин, Р.Ю. Старков, Д.В. Данилов [и др.] // Авиационные материалы и технологии. - 2012. - № 2 (23). - С. 6-8.

6. Vinodh, S. Environmental impact minimisation in an automotive component using alternative materials and manufacturing processes / S. Vinodh, J. Kandasamy // Materials & Design - mater design. - 2011. - № 32. - P. 5082-5090.

7. Orlowicz, A.W. Materials Used in the Automotive Industry / A.W. Orlowicz, M. Mroz, M. Tupaj [and etc.] // Archives of Foundry Engineering. - 2015. - № 15. - P. 7578.

8. Fentahun, M.A. Materials Used in Automotive Manufacture and Material Selection Using Ashby Charts / M.A. Fentahun, A.S. Mahmut // International Journal of Materials Engineering. - 2018. - № 8. - P. 40-54.

9. Корниенко, Э.Н. Перспективы производства отливок из ЧШГ аустенитно-бейнитного класса / Э.Н. Корниенко, А.Г. Панов, Д.Ф. Хальфин // Литейщик России. - 2004. - № 6. - С. 11-16.

10. Панов, А.Г. Высокопрочные чугуны с аустенитно-бейнитной структурой / А.Г. Панов, Э.Н. Корниенко // Сб. трудов МНТК Молодая наука -новому тысячелетию. - Набережные Челны: КамПИ. - 1996. - Ч. 1. - С. 124-125.

11. Панфилов, Э.В. Бейнитный чугун как альтернатива высокопрочному чугуну ВЧ 80 / Э.В. Панфилов, Д.А. Гуртовой, Э.С. Закиров [и др.]. // Литейное производство. - 2018. - № 12. - С. 11-14.

12. Nofal, A. ADI - The new dream material for gear designers / A. Nofal // 71st World Foundry Congress: Advanced Sustainable Foundry. - 2014. - Vol.1. - P. 275-286.

13. Nofal, A. Advances in the metallurgy and applications of ADI / A. Nofal // 70th World Foundry Congress. - 2013. - Vol. 2. - P. 1-18.

14. Куцов, А.Ю. Исследование закономерностей структурообразования, кинетики бейнитного превращения в чугунах и разработка способов улучшения эксплуатационных свойств: специальность 05.16.01 «Металловедение и термическая обработка металлов» : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Куцов Андрей Юрьевич; Место защиты: Государственная металлургическая академия Украины -Днепропетровск. 1998. 18 с.: ил. ; 21 см.. - Библиогр.: с. 17 (14 назв.).

15. Аретеменко, Т.В. Исследование и разработка технологии производства массивных отливок из бейнитного чугуна с шаровидным графитом: специальность 05.16.04 «Литейное производство» : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Артеменко Татьяна Валерьевна ; Место защиты: ГНЦ РФ Научно-производственное объединение по технологии машиностроения (ЦНИИТМАШ). - М., 2001. - 23 с.: ил. ; 20 см.. - Библиогр.: с. 22-23 (8 назв.).

16. Полухин, М.С. Разработка и использование чугунов с шаровидным графитом с повышенными механическими и триботехническими свойствами: специальность 05.02.01 Материаловедение (по отраслям) : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Полухин Максим Сергеевич ; Место защиты: Брянский государственный

технологический университет. - Брянск, 2009. - 18 с. : ил. ; 21 см.. - Библиогр.: с. 18 (11 назв.).

17. Леушин, И.О. Современные тренды производства чугунного литья / И.О. Леушин, А.Г. Панов // Чёрные металлы. - 2021. - № 7. - С. 32-40.

18. Панов А.Г. О возможности повышения свойств ЧВГ с помощью изотермической закалки / А.Г. Панов, Д.А. Гуртовой, Э.С. Закиров [и др.] // Литейное производство. - 2018. - № 2. - С. 13-16.

19. Панов А.Г. Об уникальности теплофизических свойств и перспективах чугуна с вермикулярным графитом для двигателей внутреннего сгорания / А.Г. Панов, Д.А. Гуртовой, И.Ф. Шаехова // Черные металлы. - 2021. - №4. - С. 51-56.

20. Натапов, Б.С. Термическая обработка металлов : Учеб. Пособие для вузов / Б.С. Натапов // Киев: Вища школа, 1980. - 287 с. : ил.; 22 см. - ISBN В пер.

21. Панов, А.Г. Исследования Казанского федерального ниверситета в области бейнитных чугунов / А.Г. Панов, Д.А. Гуртовой, И.Ф. Шаехова [и др.] // Наука и технологии модифицирования чугуна: тезисы докладов Международной научно-технической конференции (Набережные Челны, 25-26 октября 2022 г.) / под ред. А.Г. Панова. - Казань: Издательство Казанского университета. - 2022. -С. 29.

22. Гуртовой, Д.А. Состояние и перспективы изотермической закалки чугуна с вермикулярным графитом / Д.А. Гуртовой, А.Г. Панов, И.Ф. Шаехова // Наука и технологии модифицирования чугуна: тезисы докладов Международной научно-технической конференции (Набережные Челны, 25-26 октября 2022 г.) / под ред. А.Г. Панова. - Казань: Издательство Казанского университета. - 2022. -С. 32.

23. Макаренко, К.В. Бейнитная закалка чугуна из литого состояния / К.В. Макаренко // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2007. -№ 8. - С. 29-32.

24. Чугун. Справочное издание / [А. Д. Шерман и др.]; под редакцией А.Д. Шермана и А.А. Жукова // М.: Металлургия, 1991. - 576 с. : ил.; 22 см.; ISBN 5-229-00810-5 (В пер.).

25. Hart, J. General Motors Rear Wheel Drive Eight Speed Automatic Transmission / J. Hart // SAE International Journal of Passenger Cars - Mechanical Systems. - 2014. - № 7. - P. 289-294.

26. Kovacs, B.V. Development of austempered ductile iron (ADI) for automobile crankshafts / B.V. Kovacs // Journal of Materials Engineering and Performance. - 2013. - Vol. 22. - P. 2795-2800.

27. Зельдович, В.И. Три механизма образования аустенита и структурная наследственность в сплавах железа / В.И. Зельдович // Металловедение и термическая обработка. - 2008. - № 9. - С. 40-47.

28. Harding, R.A. The production, properties and automotive applications of austempered ductile iron / R.A. Harding // Kovove Materialy. - 2007. - № 45 (1). - P. 1-16.

29. Lottridge, N.M. Nodular Iron Hypoid Gears / N.M. Lottridge, R.B. Grindahl // SAE 820696, SAE Fatigue Conference & Exposition. Dearborn. Michigan, USA. - 1982. - P. 109.

30. Yicheng, Z. Hypoid Pinion and Ring Gears of Bainitic Nodular Iron with Shell Moulded Cast Teeth / Z. Yicheng, F. Guiru, S. Juichang [and etc.] // Communication at the 46th International Foundry Congress. - 1979. - № 75. - С. 5-15.

31. Hager, F. M. Austempered Gears Used for Engine Timing Gears: History, Development, Design, Design Criteria / F.M. Hager // ASM 1st International Conference of Austempered Ductile Irons. - 1984. - P. 253.

32. Keough, J.R. Automotive Applications of Austempered Ductile Iron (ADI): A Critical Review / J.R. Keough, K.L. Hayrynen // SAE 2000 World Congress. - 2000. - P. 1-11.

33. Крутилин, A. Н. Литые шестерни из высокопрочного чугуна, подвергнутого изотермической закалке / A.H. Крутилин, А.Т. Скойбеда, Г.В. Стасевич [и др.] // Литьё и металлургия. - 2007. - № 1. - С. 111-114.

34. Brandenberg, K. An ADI Crankshaft Designed for High Performance in TVR's Tuscan Speed Six Sports Car / K. Brandenberg, J. Ravenscroft, A. Rimmer [and etc.] // SAE World Congress Detroit, MI, USA: SAE International. - 2018. - P. 1-8

35. Костылева, Л.В. Повышение износостойкости почвообрабатывающих рабочих органов за счет структурирования высокоуглеродистых сплавов / Л.В. Костылева, Д.С. Гапич, В. А. Моторин [и др.] // Известия НВ АУК. - 2018. - № 3. - С. 283-291.

36. Покровский, А.И. Использование высокопрочного бейнитного чугуна для изготовления зубчатых колес / А.И. Покровский, Л.Р. Дудецкая // Литьё и металлургия. - 2015. - № 2. - С. 126-134.

37. Rimmer, A. Application of ADI in a crushed coal delivery and filtering system / A. Rimmer // China Foundry. - 2020. - № 17. - P. 178-182.

38. Ductile Iron Society: сайт. - Wisconsin, 2005 - URL : https://www.ductile.org (дата обращения 03.01.2023).

39. Uzlov, K.I. Fracture Pattern Analysis of Bainite High-Strength Cast-Iron Commercial Products Depending on Structural Condition / K.I. Uzlov, A.Yu. Borisenko, A.N. Khulin [and etc.] // Metallurgical and Mining Industry. - 2010. - Vol. 2. - № 4. - P. 73-77.

40. Узлов, К.И. Выбор рационального железоуглеродистого сплава для изготовления литых деталей тележек грузових вагонов / К. И. Узлов // Металознавство та термiчна обробка металiв Учредители : Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры. - 2015. - № 1 (68). - С. 41-47.

41. Soinski, M. Initial Assessment of Abrasive Wear Resistance of Austempered Cast Iron with Vermicular Graphite / M. Soinski, A. Jakubus // Archives of Metallurgy and Materials. - 2014. - Vol. 59. - P. 1073-1076.

42. Pilc, J. Austempered Ductile Iron Machining / J. Pilc, M. Sajgalik, J. Holubjak [and etc.] // Technological Engineering. - 2015. - № 12. - P. 9-12.

43. Зорина, М.М. Исследование обрабатываемости резанием высокопрочных чугунов // Межд. пром. журнал «Мир техники и технологий». -2008. - № 2 (75). - С. 56.

44. Nofal, L. Novel processing techniques and applications of austempered ductile iron / L. Nofal, A. Nofal, L. Jekova // Journal of the University of Chemical Technology and Metallurgy. - 2009. - Vol. 44. - P. 213-228.

45. Ramadan, M. Comparison of Austempering Transformation in Spheroidal Graphite and Compacted Graphite Cast Irons / M. Ramadan, A. Nofal, I. El Mahallawi, [and etc.] // International Journal of Cast Metals Research. - 2006. - Vol. 19. - № 2. -P. 1-5.

46. Nofal, A. Thermomechanical treatment of austempered ductile iron / A. Nofal, H. Nasr-El-Din, M. Ibrahim // International Journal of Cast Metals Research. 2007. - Vol. 20. - P. 47-52.

47. Rimmer, A.L. Properties of austempered, low-manganese compacted-graphite cast irons / A.L. Rimmer, R. Elliott // Cast Metals. - 1994. - Vol. 7. - № 3. - P. 143-151.

48. Справочник по чугунному литью [Текст] / [А. А. Жуков, Г.И. Сильман, Л. И. Леви и др.] ; под ред. д. т. н. Н. Г. Гиршовича. - 3-е изд., перераб. и доп. - Ленинград : Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1978. - 758 с. : ил.; 22 см.

49. Болдырев, Д.А. Высокопрочный чугун с шаровидным и вермикулярным графитом - оптимальный материал для автомобилестроения / Д.А. Болдырев, Л.И. Попова, С.В. Давыдов // Литейное производство. - 2017. - № 5. - С. 2-4.

50. Болдырев, Д.А. Гибридный чугун с шаровидным и вермикулярным графитом для средненагруженных деталей автомобиля / Д.А. Болдырев, С.В. Давыдов, Л.И. Попова [и др.] // Литейщик России. - 2022. - № 1. - С. 6-10.

51. Гуртовой, Д.А. Совершенствование технологии получения и свойств машиностроительных заготовок из чугуна с вермикулярным графитом: специальность 05.16.09: автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук / Гуртовой Дмитрий Андреевич. Место защиты: Набережные Челны, 2019. 20 с.; 21 см. - Библиогр.: с. 17-20 (28 назв.).

52. Панов, А.Г. О влиянии термо-временной обработки на стабильность структуры расплава / А.Г. Панов, Д.А. Гуртовой // Детали машиностроения из чугуна с вермикулярным графитом: свойства, технология, контроль: Тезисы докладов МНТК. - Казань: Изд-во Казан. ун-та. - 2017. - С .82.

53. Панов, А.Г. Методы повышения металлургического качества заготовок машиностроения из высокопрочных чугунов с шаровидным и вермикулярным графитом: учебное пособие / А.Г. Панов, Э.Р. Галимов, Н.Н. Сафронов [и др.]. - М.: АРГАМАК-МЕДИА, 2018. - 288 с. - ISBN 978-5-00024108-0.

54. Панов, А.Г. О возможности повышения свойств ЧВГ с помощью изотермической закалки / А.Г. Панов, Д.А. Гуртовой, Э.С. Закиров [и др.]. // Литейное производство. - 2018. - № 2. - С. 13-16.

55. Доусон, С. Опыт крупносерийного производства высококачественных автомобильных отливок из чугуна с вермикулярной формой графита / С. Доусон, А.Г. Панов, И.Ф. Гумеров, [и др.] // Литейщик России. - 2018. - № 4. - С. 8-16.

56. Доусон, С. Технология стабильного получения вермикулярного графита в отливках массового производства / С. Доусон, А.Г. Панов, Д.А. Гуртовой [и др.] // Литейное производство. - 2018. - № 4. - С. 7-12.

57. Отливки из чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом / Э.В. Захарченко, Ю.Н. Левченко, В.Г. Горенко [и др.] ; [Отв. ред. Б.Б. Винокур] ; АН УССР, Ин-т проблем литья. - Киев : Наукова думка, 1986. - 247 с.

58. Compacted Graphite Iron: Test Piece Catalogue SinterCast : сайт. -Sweden, 2007 - URL : https://www.sintercast.com (дата обращения 03.01.2023).

59. Hamid, B.A. The influence of austenitising temperature on the kinetics and processing window of a low-manganese, compacted-graphite cast iron / B.A. Hamid, L. Rimmer, R. Elliott // Cast Metals. - 1994. - Vol. 7. - № 2. - P. 89-102.

60. Ghasemi, A. «Austempered Compacted Graphite Iron — Influence of austempering temperature and time on microstructural and mechanical properties» / A. Ghasemi, I. Hassan, A. Ghorbani [and etc.] // Materials Science & Engineering. - 2019. - № 767. - P. 1-7.

61. Ahmad, K.M. Microstructure and Mechanical Properties of Austenitic Compacted Cast Iron with Additive Manganese / K.M. Ahmad, M.R. Maarof, M. Ishak1 [and etc.] // 2016 MATEC Web of Conferences. - 2019. - Vol. 74. - P. 1-7.

62. Desimoni, J. Influence of the Mn content on the kinetics of austempering transformation in compacted graphite cast iron / J. Desimoni, R.C. Mercader, K. Laneri, [and etc.] // Metall Mater Trans. - 1999. - Vol. 30. - P. 2745-2752.

63. Sim, B.T. Influence of alloying additions on austempering kinetics of compacted graphite cast iron / B.T. Sim, R. Elliott // Materials Science and Technology. - 1998. - № 14 (2). - P. 89 - 96.

64. Laneri, K. Austempering Transformation in 0.11wt% Mn Vermicular Cast Iron / K. Laneri, J. Desimoni, R. Mercader [and etc.] // Hyperfine Interactions (C). -2002. - P. 539-542.

65. Laneri, K. Thermal dependence of austempering transformation kinetics of compacted graphite cast iron / K. Laneri, J. Desimoni, R. Mercader [and etc.] // Metallurgical and Materials Transactions. - 2001. - № 32. - P. 51-58.

66. Delia, M. Effect of Austenitizing Conditions on the Impact Properties of an Alloyed Austempered Ductile Iron of Initially Ferritic Matrix Structure / M. Delia, M. Alaalam, M. Grech, // Journal of Materials Engineering and Performance. - 1998. -Vol. 7. - P. 265-272.

67. Бунин, К.П. Анализ фазовых равновесий и кристаллизации металлических сплавов [Текст] : Учеб. пособие по курсу «Металлография» / К.П. Бунин, А.А. Баранов, Ю.Н. Таран ; М-во высш. и сред. спец. образования УССР. Днепропетр. металлург. ин-т. Кафедра металловедения. - Днепропетровск : [б. и.], 1973. - 133 с.

68. Литовка, В.И. Повышение качества высокопрочного чугуна в отливках / В.И. Литовка ; АН УССР, Ин-т пробл. литья. - Киев : Наук. думка, 1987. - 206 с.

69. Неижко, И.Г. Графитизация и свойства чугуна / И.Г. Неижко ; АН УССР, Ин-т пробл. литья. - Киев : Наукова думка, 1989. - 202 с.

70. Коровин, В.А. Высокопрочный чугун и изготовление чугунных отливок крупной формы взамен стальных / В.А. Коровин, И.О. Леушин, Р.Н. Палавин // Труды восьмого съезда литейщиков России. В 2-х т. - Ростов-на-Дону, 2007. - Т.1 «Черные и цветные сплавы». - С. 64-68.

71. Давыдов, С.В. Диаграмма состояния сплавов системы «железо -карбид г-Ре2С»: монография / С.В. Давыдов. - М. : Вологда : Инфра-Инженерия. 2021. - 280 с. - ISBN: 978-5-9729-0735-9.

72. Сильман, Г.И. Термокинетические особенности формирования структуры графитизированных чугунов / Г.И. Сильман // Металлургия машиностроения. - 2006. - № 6. - С.13-19.

73. Геллер, Ю. А. Материаловедение: Методы анализа, лаб. работы и задачи. [Учеб. пособие для машиностроит. и металлург. спец. вузов] / Ю.А. Геллер, А.Г. Рахштадт; Под общ. ред. Рахштадта А.Г. - 5-е изд., перераб. и доп. -М. : Металлургия, 1983. - 384 с. : ил.

74. Бунин, К.П. Основы металлографии чугуна / К.П. Бунин, Я.Н. Малиночка, Ю.Н. Таран. - М : Металлургия, 1969. - 415 с.

75. Ри, Х. Исследование влияния термической обработки на структурообразование, твердость и износостойкость низкоуглеродистого белого легированного чугуна / Х. Ри, А.С. Бриченок, Э.Х. Ри // Литейные процессы: сб. науч. тр. Под ред. В. М. Колокольцева. - Магнитогорск: МГТУ. - 2002. - № 2. - С. 4-8.

76. Ри, Э.Х. Исследование и разработка комплексно-легированных чугунов с учетом строения жидкого состояния для повышения их эксплуатационных свойств: специальность 05.16.04 Литейное производство: автореферат диссертации на соискание ученой степени доктор технических наук

/ Ри Эрнст Хосенович; Место защиты: Комсомольск-на-Амуре гос. техн. ун-т. -Комсомольск-на-Амуре. - 2008. - 42 с.

77. Лахтин, Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов / Ю.М Лахтин; Пер. Н. Вастнштейн. - 2-е изд. - М. : Мир, 1983. - 424 с. : ил.; 22 см.

78. Blackmore, P.A. The effects of metallurgical process variables on the properties of austempered ductile irons / P.A. Blackmore, R.A. Harding // Journal of Heat Treating. - 1984. - Vol. 3. - № 4. - P. 310-325.

79. Voigt, R.C. Austempered ductile iron—process control and quality assurance / R.C. Voigt, C.R. Loper // J. Heat Treating. - 1984. - Vol. 3. - P. 291-309.

80. Xavier, M. A morfologia da bainita (Bainite Morphology) / M. Xavier, X. Eng // Metalurgista. - 2009. - Vol. 3. - P. 1-24.

81. Бикулов, Р.А. Влияние сфероидизирующего модифицирования на механические свойства термически обработанных аустенито-бейнитных чугунов / Р.А. Бикулов, В.И. Астащенко, М.С. Колесников [и др.] // Труды НГТУ им. Р. Е. Алексеева. - 2010. - № 2. - С. 1-5.

82. Макаренко, К.В. Влияние химического состава на механические свойства изотермически закаленного высокопрочного чугуна / К.В. Макаренко, Е.А. Зенцова // Известия ТулГУ. Технические науки. - 2012. - № 1. - С. 285-288.

83. Elliott, R. Austempering of an Mn-Mo-Cu alloyed ductile iron / R. Elliott, S. Hamid Ali // Austempering kinetics and processing window: Materials Science and Technology. - 1994. - Vol. 1. - № 679. - P. 690.

84. Bayati, H. Austempering process in high manganese alloyed ductile cast iron / H. Bayati, R. Elliott // Materials Science and Technology. - 1955. - № 11 (2). -P. 118 - 129.

85. Hamid Ali, A.S. Austempering of low manganese ductile irons / A.S. Hamid Ali, K.I. Uzlov, N. Darwish [and etc.] // Relationship between mechanical properties and microstructure: Materials Science and Technology. - 1994. - Vol. 4. -№ 10 (1). - P. 35-40.

86. Bahmani, M. Isothermal transformation diagrams for alloyed ductile cast iron / M. Bahmani, R.P. Elliott // Materials Science and Technology. - 1994. - № 10. -P. 1050-1056.

87. Eric, O. The austempering study of alloyed ductile iron / O. Eric, M. Jovanovic, L. Sidanin [and etc.] // Mater. Des. - 2006. - № 27 (7). - P. 617-622.

88. Dorazil, E. High Strength Austempered Ductile Cast Iron / E. Dorazil, - // Ellis Horwood Ltd. and Academia, England. - 1991. - P. 226.

89. Lawrynowicz, Z. Kinetics of the Bainite Transformation in Austempered Ductile Iron ADI / Z. Lawrynowicz // Advances in Materials Science. - 2016. - № 16 (2). - P. 47-56.

90. Zahiri, S. Model for prediction of processing window for austempered ductile iron / S. Zahiri, E. Pereloma, C. Davies // Materials Science and Technology. -2002. - Vol. 18. - № 10. - P. 1163 - 1167.

91. Eric, O. Determination of processing window for ADI materials alloyed with copper / O. Eric, T. Brdaric, N. Stojsavljevic [and etc.] // Association of Metallurgical Engineers of Serbia AMES. - 2010. - Vol. 16 (2). - P. 91-102.

92. Gabor, K. Investigation of Bainitic Transformation of Austempered Ductile Iron (ADI) / K. Gabor, Ferenc T. // Materials Science Forum. - 2003. - № 414415. - P. 253-260.

93. Uyar, A. Effect of austempering times on the microstructures and mechanical properties of dual-matrix structure austempered ductile iron (DMS-ADI) / A. Uyar, O. Sahin, B. Nalcaci [and etc.] // International Journal of Metalcasting. -2022. - Vol. 16. - P. 407-418.

94. Sahoo, S. A Study on the Effect of Austempering Temperature, Time and Copper Addition on the Tensile Properties of Austempered Ductile Iron / S. Sahoo, S. Patnaik, S. Sen // NCATAE. - 2011. - P. 1-4.

95. Попов, А. А. Справочник термиста: Изотермические и термокинетические диаграммы распада переохлажденного аустенита / А.А. Попов, Л. Е. Попова. - М; Свердловск : Машгиз. [Урало-Сиб. отд-ние], 1961. -430 с. : диагр.; 15х23 см.

96. Sandvik, B.P. J. The Bainite reaction in Fe-Si-C Alloys: The primary stage / B.P.J. Sandvik // Metall Mater Trans. - 1982. - № 13. - P. 777-787.

97. Olejarczyk, I. Parametric Representation of TTT Diagrams of ADI Cast Iron / I. Olejarczyk, A. Adrian, H. Adrian [and etc.] // Archives of Metallurgy and Materials. - 2012. - № 57 (2). - P. 621-625.

98. Eric, O. The austempering study of alloyed ductile iron / O. Eric, M. Jovanovic, L. Sidanin [and etc.] // Materials and Design. - 2006. - № 27. - P. 617-622.

99. Thomson, R.C. Modelling microstructural eVolution and mechanical properties of austempered ductile iron / R.C. Thomson, J.S. James, D.C. Putman // Materials Science and Technology. - 2000. - № 16 (11-12). - P. 1412-1419.

100. Nasir, T. Heat treatment-microstructure-mechanical/tribological property relationships in austempered ductile iron / T. Nasir, D. Northwood, J. Han [and etc.] // WIT Transactions on Engineering Sciences, Surface Effects and Contact Mechanics X: Computational Methods and Experiments. - 2011. - № 71. - P. 159-170.

101. Pereira, H.B. Effect of the austenitization route on the bainitic reaction kinetics and tensile properties of an alloyed austempered ductile iron / H.B. Pereira, A.P. Tschiptschin, H. Goldenstein [and etc.] // International Journal of Metalcasting. -2020. - № 569. - P. 1-14.

102. Парусов, Э.В. Особенности кинетики распада аустенита и закономерности формирования структуры стали С82DCr при непрерывном охлаждении / Э.В. Парусов, С.И. Губенко, А.П. Клименко [и др.] // Вюник ПДАБА. - 2017. - № 6. - С. 235-236.

103. Овчинников, В.В. Металловедение : учебник / В.В. Овчинников. - М. : Форум : ИНФРА-М, 2011. - 319, [1] с. : ил., табл.; 22 см. - (Профессиональное образование). - ISBN 978-5-8199-0460-2.

104. Kulawik, A. Model of the Austenite Decomposition during Cooling of the Medium Carbon Steel Using LSTM Recurrent Neural Network / A. Kulawik, J. Wrobel, A. Ikonnikov // Materials. - 2021. - № 14. - P. 4492.

105. Onuchin, L.G. Decomposition of austenite on continuous cooling / L.G. Onuchin, M. Shorshorov // Materials Science. - 1983. - P. 1-5.

106. Doherty, R.D. Diffusive phase transformations in the solid state / R.D. Doherty, R.W. Cahn, P. Haasen // Physical Metallurgy (Fourth Edition), North-Holland. - 1996. - Vol. 15. - P. 1363-1505.

107. Sietsma, J. Nucleation and growth during the austenite-to-ferrite phase transformation in steels after plastic deformation / J. Sietsma, E. Pereloma. D.V Edmonds // Woodhead Publishing Series in Metals and Surface Engineering, Phase Transformations in Steels, Woodhead Publishing. - 2012. - Vol. 14. - № 1. - P. 505526.

108. Голиков, П. А. Моделирование кинетики аустенитного превращения в сталях с феррито-перлитной структурой / П.А. Голиков, Н.Ю. Золоторевский, А.А. Васильев // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки. - 2011. - № 3 (129). - C. 110-116.

109. Landgraf, P. Prediction of Austenite Formation Temperatures Using Artificial Neural Networks / P. Landgraf, E. Schmidl, T. Grund [and etc.] // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2016. - № 118. - P. 012029.

110. Arjomandi, M. Austenite Formation Temperature Prediction in Steels Using an Artificial Neural Network / M. Arjomandi. - Defect and Diffusion Forum. -2008. - Vol. 273-276. - P. 335 - 341.

111. Валков, К. Прочность и трещиностойкость сферографитных чугунов со структурой бескарбидного нанобейнита: монография / К. Валков, М. Георгиев. - Пермь: Изд-во Перм. Нац. Исслед. Политехн. Ун-та. - 2014. - 168 с. -ISBN 978-5-398-01277-4.

112. Caballero, F. Kinetics and dilatometric behaviour of non-isothermal ferrite-austenite transformation / F. Caballero, C. Capdevila, C. García de Andrés // Materials Science and Technology. - 2001. - Vol. 17. - P. 1114-1118.

113. Medynski, D. Dilatometric research of high-quality nodular cast iron / D. Medynski, A. Janus // Archives of Foundry Engineering. - 2018. - Vol. 18. - P. 163168.

114. Mrvar, P. Dilatation analysis of the eutectoid transformation of the as-cast spheroidal graphite cast iron / P. Mrvar, M. Trbizan, J. Medved // Scandinavian Journal of Metallurgy. - 2002. - Vol. 31. - P. 393-400.

115. Wu, Y. Computational Assessment of Thermal Conductivity of Compacted Graphite Cast Iron / Y. Wu, J. Li, Z. Yang // Advances in Materials Science and Engineering. - 2019. - P. 1-7.

116. Xu, D. Effects of alloy elements on ductility and thermal conductivity of compacted graphite iron / D. Xu, G. Wang, X. Chen [and etc.] // China Foundry. -2018. - № 15. - P. 189-195.

117. Ranjan, R. Isothermal austenite to ferrite transformation: analysis of dilatation data / R. Ranjan, S. Singh // Philosophical Magazine. - 2022. - № 102. - P. 1-13.

118. Zhao, J. Kinetics of Phase Transformations in Steels: A New Method for Analysing Dilatometric Results / J. Zhao, C. Mesplon, B. De Cooman // ISIJ INT. -2001. - № 41. - P. 492-497.

119. Herrejon-Escutia, M. Dilatometric model for determining the formation of austenite during continuous heating in medium carbon steel / M. Herrejon-Escutia, G. Solorio-Diaz, H. Vergara-Hernandez [and etc.] // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. - 2019. - № 137 (2). - P. 399-410.

120. Ивашко, А.Г. Прогнозирование прокаливаемости стали на основе уравнения теплопроводности / А.Г. Ивашко, А.А. Захаров, И.Ю. Карякин // Вестник Тюменского государственного университета. - 2012. - № 4. - С. 68-73.

121. Лыков, А.В. Теория теплопроводности : учебное пособие для студентов теплотехнических специальностей высших учебных заведений / А.В. Лыков. - М. : Высшая школа, 1967. - 599 с.

122. Holmgren, D. Review of thermal conductivity of cast iron / D. Holmgren // International Journal of Cast Metals Research. - 2005. - Vol. 18. - P. 331-345.

123. Holmgren, D. Thermal conductivity-structure relationships in grey cast iron / D. Holmgren, I. Svensson // International Journal of Cast Metals Research. -2005. - Vol. 18. - P. 321-330.

124. Heising, J. Thermal conductivity of cast iron: Models and analysis of experiments / J. Heising, G. Göran // Journal of Applied Physics. - 1991. - № 70. - P. 1198-1206.

125. Holmgren, D. Effects of transition from lamellar to compacted graphite on thermal conductivity of cast iron / D. Holmgren, A. Dioszegi, I. Svensson // International Journal of Cast Metals Research. - 2006. - Vol. 19. - P. 303-313.

126. Holmgren, D. Influences of the Graphite Growth Direction on the Thermal Conductivity of Cast Iron / D. Holmgren, R. Källbom, I. Svensson // Metallurgical and Materials Transactions. - 2007. - Vol. 38. - P. 268-275.

127. Holmgren, D. Effects of nodularity on thermal conductivity of cast iron / D. Holmgren, A. Dioszegi, I. Svensson // International Journal of Cast Metals Research. - 2007. - Vol. 20. - P. 30-40.

128. Ma, Z.J. The effect of vermicularity on the thermal conductivity of vermicular graphite cast iron / Z.J. Ma, D. Tao, Z. Yang [and etc.] // Materials & Design. - 2016. - Vol. 93. - P. 418-422.

129. Matsushita, T. On the thermal conductivity of CGI and SGI cast irons / T. Matsushita, A. Saro, L. Elmquist // International Journal of Cast Metals Research. -2020. - № 17. - P. 85-95.

130. Rukadikar, M.C. Influence of chemical composition and microstructure on thermal conductivity of alloyed pearlitic flake graphite cast irons / M.C. Rukadikar, G.P. Reddy // J Mater Sci. - 1986. - Vol. 21. - P. 4403-4410.

131. Selin, M. «Regression Analysis of Thermal Conductivity Based on Measurements of Compacted Graphite Irons» / M. Selin, M. König // Metallurgical and Materials Transactions. - 2009. - Vol. 40. - P. 3235-3244.

132. Selin, M. Influence of alloying additions on microstructure and thermal properties in CGI / M. Selin, D. Holmgren, I. Svensson // International Journal of Cast Metals Research. - 2009. - Vol. 22. - P. 283-285.

133. Xu, D. Effects of Mo and Ni on the thermal conductivity of compacted graphite iron at elevated temperature / D. Xu, G. Wang, X. Chen // International Journal of Cast Metals Research. - 2019. - Vol. 32. - P. 1-9.

134. ГОСТ 28394-89. Чугун с вермикулярным графитом для отливок : Введен с 01.01.91. - М. : Изд-во стандартов. - 1991. - 38 с.

135. ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытаний на растяжение : Введен с 01.01.1986. - М. : Изд-во стандартов. - 1986. - 28 с.

136. ISO 16112:2017(E). Compacted (vermicular) graphite cast irons. Classification. Second edition. Geneva. - 2017. - 30 р.

137. Панов, А.Г. О проблеме идентификации структур аусферитного высокопрочного чугуна производственными методами контроля / А.Г. Панов, И.Ф. Шаехова, Ч.А. Гимазетдинова [и др.] // Ползуновский вестник. - 2022. - Т. 2. - № 4. - С. 133-140.

138. Panov, A.G. About computer calculation error of vermicular graphite share in microstructure of CGI / A.G. Panov, I.F. Shaekhova, S.A. Ryzhkova [and etc.] // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2020. - Vol. 915. - № 1. - P. 012044.

139. Шаехова, И.Ф. Проблемы применения компьютерного контроля вермикулярного графита в микроструктуре чугуна / И.Ф. Шаехова, А.Г. Панов,

H.Г. Дегтярёва [и др.] // GraphiCon 2019: труды 29-й Международной конференции по компьютерной графике и машинному зрению (Брянск, 23-26 сент. 2019 г.). - Брянск, 2019. - С. 260-264.

140. Покровский, А.И. Аусферритный (бейнитный) чугун: гармонизация международного стандарта ISO 17804 применительно к условиям Беларуси / А.И. Покровский, Б.Б. Хина, А.А. Толкачева // Литьё и металлургия. - 2021. - №

I. - С. 56-72.

141. ГОСТ 3443-87. Отливки из чугуна с различной формой графита. Методы определения структуры : Введен с 01.07.88. - М. : Изд-во стандартов, 1987. - 12 с.

142. Смирнов, М.А. К вопросу о классификации микроструктур низкоуглеродистых трубных сталей / М.А. Смирнов, И.Ю. Пышминцев, А.Н. Борякова // Металлург. - 2010. - № 7. - С. 45-51.

143. Ефимова, О.В. Выявление микроструктуры сталей системы легирования Х2Г2С2МФ методом цветного травления / О.В. Ефимова, А.Н. Юрченко, М.А. Мариева // Материалы XVIII Международной научно-технической Уральской школы-семинара металловедов-молодых ученых. Екатеринбург, 21-23 ноября 2017. Екатеринбург: УрФУ. - 2017. - С. 220-224.

144. Методика измерения температуропроводности, и теплопроводности, удельной теплоемкости материалов на основе металлов и неметаллов // МВИ № 251.13.17.009-2009. - Екатеринбург, ИМЕТ УрО РАН, 2009. - 18 с.

145. Анисович, А.Г. Некоторые проблемы контроля структуры чугуна / Детали машиностроения из чугуна с вермикулярным графитом: свойства, технология, контроль: тезисы докладов МНТК, (Набережные Челны, 17-18 октября 2017 г.) / под ред. А.Г. Панова. - Казань: Изд-во Казан. ун-та, 2017. - С. 33.

146. Болдырев, Д.А. О качественной идентификации чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом / Д.А. Болдырев, Л.И. Попов, С.Г. Прасолов [и др.] // Литейщик России. - 2019. - № 11. - С. 20-25.

147. Панов, А.Г. Разработка методики контроля бейнитной структуры в чугуне / А.Г. Панов, И.Ф. Шаехова, А.А. Коногорских // Современные методы и технологии создания и обработки материалов: сборник научных трудов. В 2 кн. Кн.1. Новые технологии и материалы / редкол.: В.Г. Залесский (гл. ред.) [и др.]. — Минск: ФТИ НАН Беларуси, 2021. - С. 357-365.

148. Гимазетдинова, Ч.А. Разработка методики контроля структур изотермически закаленного высокопрочного чугуна с вермикулярным и шаровидным графитом / Ч.А. Гимазетдинова, И.Ф. Шаехова, А.Г. Панов [и др.] // Наука и технологии модифицирования чугуна: тезисы докладов Международной научно-технической конференции (Набережные Челны, 25-26 октября 2022 г.) / под ред. А.Г. Панова. - Казань: Издательство Казанского университета, 2022. - С. 34.

149. Панов, А.Г. Влияние изотермической выдержки на структуру и микротвердость закаленного на верхний бейнит чугуна с вермикулярным

графитом / А.Г. Панов, И.Ф. Шаехова, Д.А. Гуртовой // Литейное производство.

- 2021. - № 10. - С. 2-8.

150. Panov, A.G. About the possibility of increase in CGI properties by austempering // A.G. Panov, D.A. Gurtovoy, I.F. Shaekhova // Solid State Phenomena.

- 2018. - Vol. 284. - P. 224 - 228.

151. Panov, A.G. A study of the austempering time effect on the microstructure and microhardness of CGI / A.G. Panov, D.A. Gurtovoy, I.F. Shaekhova // SPCI-XII: Proceedings of the 12th International Symposium on the Science and Processing of Cast Iron (6~9 October 2020, Muroran city in Hokkaido, Japan). - Muroran, 2020. - P. 12.

152. Гимазетдинова, Ч.А. Исследование микротвердости закаленного на нижний бейнит чугуна с вермикулярным графитом / Ч.А. Гимазетдинова, И.Ф. Шаехова, А.Г. Панов // XIII Камские чтения: Всероссийская научно-практическая конференция (19 ноября 2021 г., Набережные Челны): сборник докладов / под ред. Л.А. Симоновой. - Набережные Челны: Издательско-полиграфический центр Набережночелнинского института КФУ, 2021. - С. 1014.

153. Гимазетдинова, Ч.А. Измерение микротвердости закаленного на нижний бейнит чугуна с вермикулярным графитом / Ч.А. Гимазетдинова, И.Ф. Шаехова, А.Г. Панов [и др.] // Актуальные проблемы науки и техники: материалы II Международной научно-технической конференции, посв. 70-летию ИМИ - ИжГТУ и 60-летию СПИ (филиал) ФГБОУ ВО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова» (Сарапул, 19-21 мая 2022 г.). - Ижевск: Изд-во УИР ИжГТУ имени М.Т. Калашникова, 2022. - С. 127-131.

154. Салтыков, С.А. Стереометрическая металлография / С.А. Салтыков ; 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1970. - 374 с.: ил.

155. Гадалов, В.Н. Металлография металлов, порошковых материалов и покрытий, полученных электроискровыми способами: монография / В.Н. Гадалов [и др.] ; М-во образования и науки Российской Федерации, Юго-

Западный гос. ун-т. - М. : ИНФРА-М. - 2011. - 467, [1] с. : ил., табл.; 22 см. -(Научная мысль. Материаловедение).; ISBN 978-5-16-004925-0 (в пер.).

156. Сивкова, Т.А. Особенности контроля микроструктуры графита в чугунах автоматическими методами / Т.А. Сивкова, А.О. Гусев, С.В. Губарев [и др.] // Металлургия машиностроения. - 2018. - № 2. - С. 34-38.

157. Анисович, А.Г. Практика металлографического исследования материалов [Текст] : [монография] / А.Г. Анисович, И.Н. Румянцева ; Нац. акад. наук Беларуси, Физико-технический ин-т. - Минск : Беларуская навука, 2013. -219, [2] с., [15] л. цв. ил. : ил.; 24 см.; ISBN 978-985-08-1603-0.

158. Шаехова, И.Ф. Цифровая обработка изображений микроструктур чугуна с узелковым вермикулярным графитом (ВГф1) ГОСТ 3443-87 шкала 2 / И.Ф. Шаехова, Н. Емельянова, М. Зимонин // Наука в движении: от отражения к созданию реальности: материалы II Всероссийской научно-практической конференции с международным участием (Альметьевск, 15 июня 2017 г.) / под общ. ред. С.В. Юдиной. - М.: Издательство «Перо», 2017. - С.186-189.

159. Шаехова, И.Ф. Дилатометрическое исследование высокопрочных чугунов с шаровидным и вермикулярным графитом / И.Ф. Шаехова, А.Г. Панов, Ч.А. Гимазетдинова // Актуальные проблемы науки и техники: материалы II Международной научно-технической конференции, посв. 70-летию ИМИ -ИжГТУ и 60-летию СПИ (филиал) ФГБОУ ВО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова» (Сарапул, 19-21 мая 2022 г.). - Ижевск: Изд-во УИР ИжГТУ имени М.Т. Калашникова, 2022. - С. 227-231.

160. Панов, А.Г. О величинах теплофизических свойств и влиянии их разброса на моделирование изотермической закалки высокопрочных чугунов с шаровидным и вермикулярным графитом / А.Г. Панов, И.Ф. Шаехова, А.В. Болдырев [и др.] // Кристаллизация: компьютерные модели, эксперимент, технологии: тезисы IX Международной конференции (Ижевск, 6-9 апреля 2022 г.). - Ижевск: Изд-во УдмФИЦ УрО РАН, 2022. - С. 111-113.

161. Шаехова, И.Ф. О влиянии теплофизических свойств высокопрочного чугуна на технологию изотермической закалки / И.Ф. Шаехова, А.Г. Панов, Ч.А.

Гимазетдинова // Наука и технологии модифицирования чугуна: тезисы докладов Международной научно-технической конференции (Набережные Челны, 25-26 октября 2022 г.) / под ред. А.Г. Панова. - Казань: Издательство Казанского университета, 2022. - С. 33.

162. Panov, A.G. Influences of Cast Iron Microstructure on the Environment and Thermal Conductivity / A.G. Panov, I.F. Shaekhova, M.M. Ganiev [and etc.] // Procedia Environmental Science, Engineering and Management. - 2020. - Vol. 7. - № 4. - P. 497-504.

163. Трубкина, А.А. Исследование влияния формы графита в микроструктуре чугуна на его теплопроводность / А.А. Трубкина, Ч.А. Гимазетдинова, И.Ф. Шаехова [и др.] // XII Камские чтения: Всероссийская научно-практическая конференция (20 ноября 2020 г., Набережные Челны): сборник докладов / под ред. Л.А. Симоновой. - Набережные Челны: Издательско-полиграфический центр Набережночелнинского института КФУ, 2020. - С. 177-186.

164. Ruben, A.M. Development of Railway Wheels with Alternative Materials and Production Processes / A.M. Ruben // Graz University of Technology. - 2015. - P. 127.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Примеры применения ИЗВЧ с шаровидным графитом [164]

Область применения Детали

Автомобильная промышленность Коленчатые и распределительные валы, зубчатые передачи, стержни, рычаги подвески, дифференциалы, тормозные компоненты, шаровые шарниры, компоненты насоса, кронштейны для крепления двигателя, коробки передач, опоры шпинделей станков, шатуны двигателей, рычаги крутящего момента, ведущие вилки

Строительство Колодки задних рессор грузовых автомобилей, зубья экскаватора, направляющие, вилки, коландеры, структурные элементы, звездочки, соединительные элементы, основание звена гусеницы, корпуса

Сельское хозяйство Наконечники плуга, долото, почвообрабатывающие наконечники, серп, щитки, сцепные устройства, штифты, подъемные рычаги, рукоятка подъемника, гильзы цилиндров

Железнодорожная промышленность Колеса, детали подвески, башмаки, крестовины

Военная промышленность Броня, компоненты грузовых автомобилей и пр.

Текстовое описание бейнитных структур в литературных источниках

№ п/п Источник Описание

1 З.Ш. Херодинашвили «Металлография железа» 1. Марганцовистая сталь № 39. Термическая обработка: 950° С в течение 30 мин; охлаждение со скоростью 70 град/сек. Области верхнего феррита окружены участками доэвтектоидного феррита (белый) и мартенсита. 2. Эвтектоидная сталь №17. Термическая обработка: 985° С в течение 35 мин; 232° С в течение 30 мин; закалка в воде. Превращение закончено. Структуру трудно разрешить при помощи оптического микроскопа, так же как и в случае тонкопластинчатого перлита и верхнего бейнита.

2 Статья - «Перспективы производства отливок ЧШГ аустенитно-бейнитного класса» Режим ТО: 1. Аустенизация~900°С в течении 2 часов, изотермическая закалка и выдержка при температуре 300°С в течении 0,5 часа, охлаждение в жидком азоте и последующий отпуск при температуре 300°С в течении 3 часов. 2. Аустенитизация при Т~900°С в течении 6 часов, изотермическая закалка и выдержка при температуре 300°С в течении 0,5 часа, охлаждении на воздухе и последующий отпуск при температуре 300°С в течении 3 часов.

Шкала изображений бейнитных структуры (преимущественно в сталях) в

различных литературных источниках

№ п/п Изображение микроструктуры Описание

1 1 Области верхнего бейнита окружены участками доэвтектоидного феррита(белый) и мартенсита.

2 # Бейнит и непротравленный мартенсит

3 ф Бейнит

Металлическая основа у литого края игольчатая, встречаются участки в виде пакета параллельных пластин;

к центру - иглы увеличиваются. Остаточный аустенит в незначительных количествах.

Металлическая основа грубо игольчатая (бейнит, мартенсит), встречаются участки в виде пакета параллельных пластин. Остаточный аустенит в незначительных количествах.

Бейнит с мелкими участками остаточного аустенита

4

5

6

Микроструктура ЧВГ-0 изотермическая закалка на верхний бейнит, травлено х1000

016 (5 мин) 013 (10 мин) 015 (20 мин) 014 (30 мин) 017 (60 мин) 011 (120 мин) 0201 (240 мин) 012 (480 мин)

Приложение 3 (продолжение) Микроструктура ЧВГ-0 изотермическая закалка на нижний бейнит, травлено х1000

Микроструктура ЧВГ-1 изотермическая закалка на нижний бейнит, травлено х1000

Приложение 3 (продолжение) Микроструктура ЧШГ-4 изотермическая закалка на нижний бейнит, травлено х1000 20 илн 40 млн 100 млн 120 >птн 180 млн 240 млн

Микроструктура ЧШГ-4 изотермическая закалка на верхний бейнит, травлено х1000 20 шш 40 ш£н 60 шш 90 шш 180 мин 240 мин

Приложение 3 (продолжение) Микроструктура ЧШГ-5 изотермическая закалка на нижний бейнит, травлено х1000

Микроструктура ЧШГ-5 изотермическая закалка на верхний бейнит, травлено х1000

Исходные микроструктуры ИЗ нелегированных ЧВГ для исследований по определению доли Аост

Приложение 4 (продолжение) Обработанные ААИ микроструктуры ИЗ нелегированных ЧВГ для исследований на определению доли Аост

ь

а

§

н

о

и т к

к о Ьй

14 12 10 К 6 4 2 0

ИВ - 20 МИНУТ

ИВ - 30 МИНУТ

13

4

2

1

ь 3

О )К « н

н

о

и

к о

ю

9 8 7 6 5 4 3 2

[186, 281] (281, 376] (376. 471] (471. 566] Интервалы значений микротвердости, (-1 КС

[210,271] (271,332] (332,393] (393,454] Интервалы значений микротвердости, ИКС

ь

з

О 515

« н & =

у &

яг

н

ш

О

а

п о

и

12 10 К 6 4 2 0

ИВ - 60 МИНУТ

11

5

2 2

[192,263] (263,334] (334,405] (405,476] Интервалы значений микротвердости, ИКС

ИВ = 120 МИНУТ

[201,321] (321,441] (441,561]

Интервалы значений микротвердости, ИКС

ь 3

О )К « е

н

и и

к о

Е

<1)

О Н

Ш

О

с

12 10 К 6 4 2 0

ИВ = 240 МИНУТ

ИВ = 480 МИНУТ

10

8

1 1

ь

э

О )р8 «

н

и и

К о

и

^"ту/^, 1 I-1 1 -

Интервалы значений микротвердости, ИКС

. 623]

Б

6 6

[286, 372]

(372.458] (458, 544]

Интервалы значений микротвердости, ИЛС

Главный технолог ПАО «КАМАЗ» -

Н.Г. Замалиев

2022 г.

результатов диссертационного исследования

Шаеховой Ирины Фаридовны

Комиссия в составе: главный конструктор по испытаниям НТЦ ПАО «КАМАЗ» Гиниятуллин Р.Н., заместитель главного технолога ПАО «КАМАЗ» по научной работе и инновационным материалам Пашков М.В., и.о. главного металлурга ПАО «КАМАЗ» Закиров Э.С., составила настоящий акт о том, что

технического центра ПАО «КАМАЗ» научные результаты, полученные Шаеховой И.Ф. в рамках диссертационного исследования, имеют практическое значение для предприятия.

Были отмечены важные результаты исследования:

1. Усовершенствована методика исследования и идентификации закалочных структур высокопрочных чугунов с применением доступных для производственных лабораторий инструментов.

2. Определены температурно-временные закономерности фазовых превращений в исследуемых материалах и на их основе разработана методика определения технологических окон изотермической закалки для высокопрочных чугунов.

3. Определено влияние температуры при нагреве на коэффициент термического расширения высокопрочных чугунов ряда составов.

В рамках темы НИОКиТР «Получение аустенитно-бейнитного высокопрочного чугуна (АБВЧ) для улучшения физико-механических и г эксплуатационных свойств изделий» выполняемой совместно с Набережночелнинским институтом ФГАОУ ВО К(П)ФУ по договору № 6416/17/50-20-К от 16.06.2020, с учётом результатов исследований Шаеховой И.Ф., изготовлены опытные образцы детали 5320-2402120-40 «Шестерня ведомая цилиндрическая заднего моста» и проведены стендовые испытания в составе главной передачи заднего моста 53205-2402011-40 на

рассмотренные на заседании руководителей и специалистов Научно-

определение изгибно-усталостной прочности при нагрузке 1230 Нм, по результатам которых достигнуто повышение ресурса разработанного изотермически закалённого высокопрочного чугуна относительно норматива в 8,7 раз (при нормативе 9,3 часа опытные детали выдержали 81 час).

Комиссия пришла к заключению о том, что разработанная Шаеховой И.Ф. технология работоспособна и позволяет усовершенствовать технологический процесс получения изотермически закаленных деталей ответственного назначения из высокопрочных чугунов с улучшенными потребительскими свойствами.

Практические результаты диссертационной работы Шаеховой И.Ф. рекомендуются для внедрения в производство.

Главный конструктор по испытаниям

14ТЦ ПАО «КАМАЗ»

Заместитель главного технолога ПАО «К/ по научной работе и инновационным мате

М.В. Пашков

И.о. главного металлурга ПАО «КАМАЗ

Э.С.Закиров

Директор

ООО «ФЕНИКС^

Р.М. Галимов

2022 г.

АКТ ВНЕДРЕНИЯ результатов диссертационного исследования

Шаеховой Ирины Фаридовны

Настоящий акт составлен о том, что в производстве ООО «ФЕНИКС» (г. Тугаев) внедрены следующие результаты диссертационных

исследованийШаеховой И.Ф.

При изготовлении «Гильза блок цилиндров» опытного двигателя внутреннего сгорания, предназначенного для самолётов малой авиации, изопытного аусфсрритного нелегированного чугуна с вермикуляркым графитом использована технология изотермической закалки в соляной ванне, разработанная Шаеховой И.Ф. на основе выявленных в рамках диссертационной работы закономерностей:

влиянияформы графита на температуры начата и окончания эвтектоидного превращения нелегированного чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом;

влиянияврсмени изотермической выдержки при аустенигизации на полноту насыщения аустенита углеродом;

влияния времени изотермической выдержки при закалке на микротвёрдость матрицы нелегированного чугуна с вермикулярным гоасЬитом:

юсрежночелнинского мриала) КФУ М.М. Ганиев

2022г.

Акт об использовании результатов/йиесертационной работы Шаеховой Ирины Фаридовны в учебном процессе

Мы, нижеподписавшиеся, профессор кафедры МТиК Панов А.Г., профессор кафедры МТиК Астащенко В. И. и доцент кафедры МТиК I Шафигуллин Л.Н. составили настоящий акт в том, что результаты диссертационной работы Шаеховой И.Ф. внедрены в учебный процесс института. Результаты работы используются при проведении лекционных, практических и лабораторных занятий по дисциплинам «Методы исследования, контроля и испытания материалов», который читает профессор кафедры МТиК», «Перспективные материалы», «Химико-термическая обработка» и «Материаловедение».

Акт выдан для представления в диссертационный совет.

Доцент кафедры МТиК

Профессор кафедры МТиК

Профессор кафедры МТиК