Морфология поверхности, внутреннее строение и механизм зарождения графитных включений в высокопрочном чугуне
Another Title
Surface morphology, internal structure and nucleation mechanism of graphite inclusions in ductile cast iron
Bibliographic entry
Покровский, А. И. Морфология поверхности, внутреннее строение и механизм зарождения графитных включений в высокопрочном чугуне = Surface morphology, internal structure and nucleation mechanism of graphite inclusions in ductile cast iron / А. И. Покровский // Литье и металлургия. - 2024. - № 4. - С. 124-132.
Abstract
Исследованы морфология поверхности и внутреннее строение графитных включений в высокопрочном чугуне. На основании этого подтверждена теория зарождения графита на твердых включениях в расплаве. Показано, что морфология наружной поверхности шаровидных графитных включений может варьироваться от почти гладкой до состоящей из последовательно перекрывающихся чешуек графита. Высказано предположение, что в зависимости от тепло‑физических условий кристаллизации ревалирует рост включения графита по одной из кристаллографических плоскостей: [1010] – при замедленном охлаждении (чешуйчатая морфология поверхности типа «капустный кочан») и [0001] – при более быстром охлаждении (гладкая поверхность).
Металлографические исследования внутреннего строения шаровидного графитного включения выявили его сегментарно-слоистую структуру с характерными концентрическими волнистыми линиями. Внутри включения выделяются характерные зоны: центр, секторы с выделенными стыками, расходящимися из центра, иногда встречаются включения кремнистого феррита. Подтверждена поликристаллическая структура включения с отчетливыми границами между графитными пирамидами. Методом МРСА установлены аномалии в распределении концентраций углерода, магния, кремния, серы и кислорода внутри включения графита. В центре содержание магния, серы и кислорода существенно повышено. Это подтверждает теорию зарождения графита на сульфидах и оксидах. В некоторых случаях зафиксировано повышение содержания кислорода на наружной части включения, что может быть связано с оттеснением оксидов на периферию при росте графитного включения в расплаве. Полученные результаты вносят уточнения и дополнения в теорию гетерогенного зародышеобразования частиц сфероидального графита в высокопрочном чугуне, при котором центральной частью сфероида является комплекс сложных сульфидов и оксидов.
Abstract in another language
The surface morphology and internal structure of graphite inclusions in ductile cast iron are investigated. Based on this, the theory of graphite nucleation on solid inclusions in the melt is confirmed. It is shown that the morphology of the outer surface of spherical graphite inclusions can vary from almost smooth to consisting of successively overlapping graphite flakes. It is suggested that, depending on the thermophysical conditions of crystallization, the growth of inclusions along one of the crystallographic planes prevails: [1010] for slow cooling (scaly surface morphology of the “cabbage head” type) and [0001] for faster cooling (smooth surface).
Metallographic studies of the internal structure of the spherical graphite inclusion has revealed its segmental-layered structure with characteristic concentric wavy lines. Inside the inclusion, characteristic zones are
istinguished: the center, sectors with characteristic junctions diverging from the center, and sometimes inclusions of siliceous ferrite are found. The polycrystalline structure of the inclusion with characteristic boundaries between graphite pyramids has been confirmed. The EPMA method revealed anomalies in the distribution of carbon, magnesium, silicon, sulfur, and oxygen concentrations in the graphite inclusion. In the center, content of the magnesium, sulfur, and oxygen is significantly increased. This confirms the theory of graphite nucleation on sulfides and oxides. In some cases, an increase in the oxygen content was observed on the outer part of the inclusion, which may be due to the displacement of oxides to the periphery during the growth of the graphite inclusion in the melt. The obtained results provide clarifications and supplementations to the theory of heterogeneous nucleation of spheroidal graphite particles in ductile cast iron, where the central part of the spheroid is a conglomeration of complex sulfides and oxides.
View/
Collections
- № 4[23]