INFLUENCE OF THE CAST IRON’S CHEMICAL COMPOSITION ON THE INTERPHASE DISTRIBUTION OF Mn

V. V. Netrebko, I. P. Volchok

Abstract


Purpose. This paper focuses on obtaining the dependencies of the manganese content in the metallic base (Mno) and its interphase distribution coefficient (KPMn) on the cast iron’s chemical composition in the system Fe–C–Cr – Ni –Mn. Methodology. The cast irons containing 1.09…3.91% С, 0.6…5.4 % Mn, 11.43…25.57 % Crand 0.19…3.01 % Ni have been studied. The active experiment design techniques were applied to build a mathematical model of manganese distribution. Cast iron was smelted in the induction furnace with the capacity of 60 kg, with basic lining.Findings.Manganese, being a carbide-forming element, distributed between carbides and the metallic base. With the use of the mathematical statistics methods, regression dependencies of the manganese concentration in the base and its interphase distribution coefficient on the С, Mn, Cr and Ni content in the cast iron were established. The manganese concentration in the base varied from 0.37 % at 1.09 % С, 0.6 % Mn, 11.43 % Cr and 3.01 % Ni to 5.79 % at1.09% С, 5.4 % Mn, 25.57 % Cr and 0.19 % Ni. The minimum value of the interphase distribution coefficient was 0.16 in the cast iron containing 1.09 % С, 0.6 % Mn, 25.57 % Cr and 3.01 % Ni. When the КРMn coefficient values were lower than 1, manganese concentrated predominantly in the metallic base. The maximum value of the КРMn coefficient was 2.48 at 3.91 % С, 0.6 % Mn, 11.43 % Cr and 0.19 % Ni. The manganese distribution pattern was determined by the carbides’ quantity and chromium and carbon ratio that determined the carbide type. The carbides’ composition was formed as a result of carbide-forming elements contention. Originality. Regression dependencies of the manganese content in the base and its interphase distribution coefficient on the cast iron’s chemical composition in the system Fe–C–Cr – Ni –Mn have been obtained. The dependency of the manganese distribution on the carbide forming processes has been established. Practical value. The obtained dependencies allow predicting the manganese content in the metallic base and may be used during the elaboration of the new wear resistant cast irons compositions.


Keywords


cast iron; manganese; distribution; carbide; metallic base

References


Vakulenko, I. O. (2010). Strukturnyi analiz v materialoznavstvi. Dnipropetrovsk: Makovetskyi.

Pastukhova, T. V., Efremenko, V. G., Cheiliakh, A. P., Shimizu, K., & Chabak, Y. G. (2015). Vliyanie legirovaniya na temperaturu prevrashcheniya «perlit–austenit» v kompleksno-legirovannykh belykh chugunakh. Nauka ta prohres transportu – Science and Transport Progress, 1(55), 113-121. doi:10.15802/stp2015/38255

Volchok, I. P., & Netrebko, V. V. (2015). Vliyaniye legirovaniya i termicheskoy obrabotki na raspredeleniye elementov i svoystva vysokokhromistykh chugunov. Sbornik nauchnykh trudov: «Nauchnyy Vestnik Donbasmkoy mashinostroitelnoy akademii», 3(18E), 52-59.

Gudremon, E. (1966). Spetsialnyye stali. T. 1. Moscow: Metallurgiya.

Kubashevski, O. (1985). Diagrammy sostoyaniya dvoynykh sistem na osnove zheleza: Spravochnik. Moscow: Metallurgiya.

Bernshteyna, M. L., & Rakhshtadta, A. G. (1961). Metallovedeniye i termicheskaya obrabotka stali: Spravochnik. T. 1. Moscow: Metallurgizdat.

Netrebko, V. V. (2016). Vliyaniye khimicheskogo sostava vysokokhromistykh chugunov na obrabatyvayemost rezaniyem. Nauka ta prohres transportu – Science and Transport Progress, 1(61), 122-130. doi:10.15802/stp2016/61015

Silman, G. I. (2005). Diagramma sostoyaniya splavov sistemy Fe–C–Mn i nekotoryye strukturnyye effekty v etoy sisteme. Chast 1. Mezhfaznoye raspredeleniye margantsa. Metallovedeniye i termicheskaya obrabotka metallov – Metal Science and Heat Treatment of Metals, 2, 11-15.

Silman, G. I. (2005). Diagramma sostoyaniya splavov sistemy Fe–C–Mn i nekotoryye strukturnyye effekty v etoy sisteme. Chast 2. Raschet i postroyeniye izotermicheskikh razrezov diagrammy. Metallovedeniye i termicheskaya obrabotka metallov – Metal Science and Heat Treatment of Metals, 4, 3-9.

Silman, G. I. (2006). Splavy sistemy Fe–C–Mn. Chast 5. Osobennosti strukturoobrazovaniya v belykh vysokomargantsevykh chugunakh. Metallovedeniye i termicheskaya obrabotka metallov – Metal Science and Heat Treatment of Metals, 3(609), 3-8.

Cheylyakh, A. P. (2003). Ekonomnolegirovannyye metastabilnyye splavy i uprochnyayushchiye tekhnologii. Kharkov: NNTS KHFTI.

Tsypin, I. I. (1983). Belyye iznosostoykiye chuguny. Struktura i svoystva. Moscow: Metallurgiya.

Belikov, S., Volchok, I., & Netrebko, V. (2013). Manganese Influence on Chromium Distribution in High-Chromium Cast Iron. Archives of Metallurgy and Materials, 58(3), 895-897. doi:10.2478/amm-2013-0095

Gierek, A., & Bajka, L. (1976). Zeliwo stopowe jako tworzywo konstrukcyjne. Katowice: Slask.


GOST Style Citations


  1. Вакуленко, І. О. Структурний аналіз в матеріалознавстві / І. О. Вакуленко. Дніпропетровськ : Маковецький, 2010. –124 с.
  2. Влияние легирования на температуру превращения «перлит–аустенит» в комплексно-легированных белых чугунах / Т. В. Пастухова, В. Г. Ефременко, А. П. Чейлях [и др.] // Наука та прогрес транспорту. – 2015. – № 1 (55). – С. 113–121. doi: 10.15802/STP2015/38255.
  3. Волчок, И. П. Влияние легирования и термической обработки на распределение элементов и свойства высокохромистых чугунов / И. П. Волчок, В. В. Нетребко // Науч. вестн. Донбас. машиностроит. акад. : сб. науч. тр. – Краматорск, 2015. – № 3(18Е). – С. 52–59.
  4. Гудремон, Э. Специальные стали / Э. Гудремон. – Москва : Металлургия, 1966. – Т. 1. – 736 с.
  5. Кубашевски, О. Диаграммы состояния двойных систем на основе железа : справочник : [пер. с англ.] / О. Кубашевски. – Москва : Металлургия, 1985. – 184 с.
  6. Металловедение и термическая обработка стали : справочник / под ред. М. Л. Бернштейна, А. Г. Рахштадта. – Москва : Металлургиздат, 1961. – Т. 1. – 747 с.
  7. Нетребко, В. В. Влияние химического состава высокохромистых чугунов на обрабатываемость резанием / В. В. Нетребко // Наука та прогрес транспорту. – 2016. – № 1 (61). – С. 122–130. doi: 10.15802/stp2016/61015.
  8. Сильман, Г. И. Диаграмма состояния сплавов системы Fe–C–Mn и некоторые структурные эффекты в этой системе. Ч. 1. Межфазное распределение марганца / Г. И. Сильман // Металловедение и термическая обработка металлов. – 2005. – № 2. – С. 11–15.
  9. Сильман, Г. И. Диаграмма состояния сплавов системы Fe–C–Mn и некоторые структурные эффекты в этой системе. Ч. 2. Расчет и построение изотермических разрезов диаграммы / Г. И. Сильман // Металловедение и термическая обработка металлов. – 2005. – № 4. – С. 3–9.
  10. Сильман, Г. И. Сплавы системы Fe–C–Mn. Ч. 5. Особенности структурообразования в белых высокомарганцевых чугунах / Г. И. Сильман // Металловедение и термическая обработка металлов. – 2006. – № 3 (609). – С. 3–8.
  11. Чейлях, А. П. Экономнолегированные метастабильные сплавы и упрочняющие технологии / А. П. Чейлях. – Харьков : ННЦ ХФТИ, 2003. – 212 с.
  12. Цыпин, И. И. Белые износостойкие чугуны. Структура и свойства / И. И. Цыпин. – Москва : Металлургия, 1983. – 176 с.
  13. Belikov, S. Manganese Influence on Chromium Distribution in High-Chromium Cast Iron / S. Belikov, I. Volchok, V. Netrebko // Archives of Metallurgy and Materials. – 2013. – Vol. 58. – Iss. 3. – Р. 895–897. doi: 10.2478/amm-2013-0095.
  14. Gierek, A. Zeliwo stopowe jako tworzywo konstrukcyjne / A. Gierek, L. Bajka. – Katowice : Slask, 1976. – 230 p.


DOI: https://doi.org/10.15802/stp2016/90489

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

 

ISSN 2307–3489 (Print)
ІSSN 2307–6666 (Online)