Компьютерный метод оценки взаимосвязи состава, структуры и свойств чугунов

Представлена методика статистического анализа оценки взаимосвязи химсостава, структуры и свойств чугунов. Приведен пример использования метода в производственных условиях для построения эмпирических структурных диаграмм отливок из чугунов с шаровидным графитом (ЧШГ).

Структура материалов определяется на разных масштабных уровнях. Наибольшее влияние на свойства чугунов оказывают макро-, мезо- и микроструктуры. На этих уровнях выявляются макродефекты, строение фазовых и структурных составляющих и микродефекты.

Однако не все свойства материалов определяются структурой, например, коэффициент теплового расширения и удельный вес для сталей – структурно нечувствительные характеристики. Для чугунов в условиях конкурентной кристаллизации, когда на этапе первичного структурообразования возможно формирование разных высокоуглеродистых фаз (графита или цементита), традиционные структурно нечувствительные свойства становятся структурно чувствительными. Например, удельный вес половинчатых чугунов будет выше, чем у графитизи-рованных чугунов.

Графитовая фаза в чугунах оказывает значительное влияние на механические, физические и эксплуатаци-
онные свойства, особенно они чувствительны к форме включений графита (ВГ).

В металлографии чугунов традиционно используются методы построения диаграмм или номограмм для определения структуры и механических свойств. Структуру чугунов долгое время предсказывали, руководствуясь диаграммой Маурера, которая была построена на основе эмпирических данных оценки содержания основных графитизирующих элементов C и Si. В последующем диаграммы преобразовали в номограммы, и начали учитывать гораздо большее количество факторов, влияющих на процессы структурообразования в чугунах. Так, последние номограммы базируются не только на результатах опытно-промышленных работ, но и на термодинамических расчетах. Наиболее прогрессивной является конод-ная структурная номограмма Снежного-Жукова, которая позволяет прогнозировать структуру графитизированных чугунов и оценивать их механические свойства.