2.2. Визначення параметрів форми графітових включень і індексу графіту.

Однією із важливих характеристик, визначаючих фізико-механічні властивості чавуна, по праву слід назвати форму графітових включень при переході від пластинчастої форми графіту до шаровидимої пластичності чавуна підвищується в десятки разів, пружність – в декілька раз, значно міняються модулі нормальної пружності, коефіцієнт лінійного розширення,теплопровідності і других характеристик. У ряді робіт звертали увагу, на те що класифікація форм графітових включень по ГОСТ – 3443-77 не охоплює всього багатоманіття цієї форми і не дозволяє отримати достеменної залежності: форма графіту – властивості чавуна. В роботі запропоновано оцінку графітових включень у високо пружнім чавуні проводити за допомогою двохкамерного фактора форми Ф, що представляє собою відношення периметра круга Р, рівновеликої площадки досліджуваної фігури F, до розмірів цієї фігури Р. Згідно С.А Салтикову [29].

Ф = 3,545 F / P.

Для включення правильної шаровидимої форми Ф=1, для включення другої форми воно тим менше, чим більша форма включення відрізняються від ідеальної круглої. Іншими словами, параметр Ф показує, яка доля периметра фігури охоплює рівновеликий нею круг. О.В. Соценко, відмітив наглядність вказаної характеристики, рахує, що перевагам слід віддати другій характеристиці – фактору компактності Фк, представленим собою відношення площі графітового включення Fк до площі описаного навколо його круга Fо.

Фк = F / Fо.

При певному вивченні Фк можна, у відношенні від Ф, визначати візуально, без будь яких інших еталонних шкал. Тим неменше їм, як і авторам роботи запропонована десятибальна шкала графітових включень з змінюючим від 1,0 до 0,1 параметром компактності Фк. Дві шкали призначенні для визначення степені сферидизації графіту (ССГ). З використанням методу випадкових січних в комбінації з точковим методом В.І. Литовка розробив метод визначення степені і параметра включення графіту і побудував графічні залежності механічних властивостей чавуна від ССГ. По думці автора, можливість отримання таких залежностей по результатам металографічного аналізу визначають рівень фізико-механічних властивостей чавуна. Серйозним недоліком описоного методу є його висока трудоємність, так як отримання статичних достовірних даних потрібно змінити периметр і площу більшого числа графітових включень. Крім того, описані вище методи оцінки ССГ не враховуючи кількість графітових включень, які мають суттєвий вплив на весь комплекс властивостей чавуна. В.М. Юзваком і І.П. Волчком запропонували метод визначення інтегральної характеристики – індексу графіту, враховуючи одночасно кількість і форму графіту і визначення як відношення суми максимальних розмірів врахованих включень графіту до довжини випадковий січих, їх перетинів /164/, віднесеного до ГОСТ 1778-70 як метод Л [29].

Розробка методу проведена на чавуні, що містить % :

3,00 -3,6 С; 2,5 – 2,9 Si; 0,55 – 0,85 Mn; 0,06 – 0,13 P; 0,006-0,040 S; 0,1 Cr; 0,05 Ni; 0 – 0,09 Mg,

виплавленого в електродугові печі ДСП-1,5 і модифікованого зростаючими присадками лігатури ЖКМ-2 (8,75 % Mg; 55% Si; залишок - Fe ).

Індекс графіту визначали по формулі: Jr = a I z /L,

Де аі – сума максимальної довжини чи діаметра врахованих ( попавших в перехрестя ниток окуляра при переміщенні шліфа на предметним столиком оптичного мікроскопа ) включень графіту в деяких окулярах шкали; z – ціна одного ділення окулярної шкали, мм; L – довжина підрахунку (випадковий сітчастий), мм.

Із формули видно, що значення Jr буде тим вище, чим більше графіту в чавуні і чим більше форма його включень відрізняється від кулеподібної.

Представлена схема визначення графіту. У відношенню прийнятою методикою, при переміщенні шліфа (у нашому випадку горизонтально) на предметному столику мікроскопа на величину Lі будуть враховані три включення графіту пересічення перехресними нитками окуляра і маючи максимальний розмір L1, L2, L3, відношення (L1, L2, L3 )/L1. представляє собою індекс графіту в даному випадку [29].

При розробці методу необхідно було вирішити три практичні задачі: а) визначити розмірні групи графітових включень, забезпечуючи необхідну точність і оперативність розрахунків; б) визначити об’єм аналізу (довжину підрахунку), що відповідає здатній заданою (+- 10%) точності визначення індексу графіта; в) забезпечити достатньо високу продуктивність аналізу.

Рис. 2.1. Схема визначення індексу графіту.

Наявність в чавуні наростаючих концентрацій магнію забезпечило можливість отримати пластинчасту вермикулярну і шаровидну форму графіту, при цьому по мірі його глобуляризації знизилися розміри графітових включень. Найбільша кількість включень пластинчастого (66,1%) вермикулярного (76,5%) і кулеподібного (84,7%) графіту розмішувалися відповідно в розмірних групах 40-200, 40-120, і 20-80 мкм. Тому кожна із вказаних груп поділялася на 4-5 інтервалів, 3 інтервали відповідали більш малим включенням і 1-6 інтервалів більш великим.

Дослідами було встановлено, що для визначення індексу графіту з точністю +-10% довжина підрахунку Jr повинна бути не менше 120, 90 і 45 мм відповідно для чавунів з пластинчастою, вермикулярною і кулеподібною формами графіту. Тривалість підрахунку для цих форм графіту складає відповідно 90-120, 60-90, 30- 60 хв в залежності від навиків оператора (підрахунок проводився при збільшені х100 на нетравлених шліфах) [30].