Transport engineering Transport engineering Транспортное машиностроение 2782-5957 95163 10.30987/2782-5957-2025-2-65-76 Материаловедение и технологии материалов Material Science and Materials Engineering Материаловедение и технологии материалов EVALUATION OF THE CORRELATION BETWEEN HARDNESS AND STRUCTURE OF ALLOYED CAST IRON WITH FLAKE GRAPHITE, USED FOR MANUFACTURING PISTON RINGS ОЦЕНКА ВЗАИМОСВЯЗИ ТВЕРДОСТИ СО СТРУКТУРОЙ ЛЕГИРОВАННЫХ ЧУГУНОВ С ПЛАСТИНЧАТЫМ ГРАФИТОМ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРШНЕВЫХ КОЛЕЦ https://orcid.org/0009-0002-7594-8018 Сазонов Вадим Олегович Sazonov Vadim Olegovich sazonow.vadick2012@yandex.ru https://orcid.org/0000-0002-7195-0500 Макаренко Константин Васильевич Makarenko Konstantin Vasilievich makkon1@yandex.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 https://orcid.org/0000-0002-6014-0043 Вдовин Александр Викторович Vdovin Aleksandr Viktorovich vdovin.alexander.v@yandex.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Брянский государственный технический университет Брянск Россия Bryansk State Technical University Bryansk Russian Federation Брянский государственный технический университет Брянск Россия Bryansk State Technical University Bryansk Russian Federation Брянский государственный технический университет Брянск Россия Bryansk State Technical University Bryansk Russian Federation 28 02 2025 28 02 2025 2025 2 65 76 15 12 2024 24 12 2024 https://bstu.editorum.ru/en/nauka/article/95163/view

Цель исследования: практическое обоснование взаимосвязи твердости и структуры, а именно параметров графитовой фазы, в маслотных заготовках поршневых колец. Задача, решению которой посвящена статья, состоит в анализе результатов измерения твердости и оценке их взаимосвязи с размерно-геометрическими параметрами графитовой фазы в легированных чугунах, используемых для изготовления маслотных заготовок поршневых колец. Методы исследования: теоретический анализ литературы, касающейся тематики исследования, практическое определение твердости образцов, полученных в результате экспериментальных плавок, количественный анализ в ImageJ, систематизация полученных результатов в Excel, корреляционный анализ, построение графической зависимости твердости от параметров графитовых включений. Новизна работы: практическое обоснования взаимосвязи твердости от длины графитовых включений в маслотных заготовках поршневых колец. Результаты исследования: удалось на практике доказать, что твердость напрямую зависит от длины графитовых включений в сером чугуне: при уменьшении длины графитовых включений увеличивается твердость. При этом оптимальные показатели твердости достигаются в чугунах марки СЧМ при длине включений графита 45мкм, в чугунах марки А-ХМ при 90-180 мкм.

The study objective is to provide practical confirmation to the correlation between hardness and structure, namely, graphite phase parameters, in oil blanks of piston rings. The task to which the paper is devoted is to analyze the results of hardness measurement and evaluate their interconnection with the dimensional parameters of graphite phase in alloyed cast irons used for manufacturing oil blanks of piston rings. Research methods: theoretical analysis of references related to the research topic, practical determination of the hardness of samples obtained as a result of experimental melting, quantitative analysis in ImageJ, systematization of the results in Excel, correlation analysis, construction of a graphical dependence of hardness on the parameters of graphite inclusions. The novelty of the work: practical substantiation of the correlation between hardness and the length of graphite inclusions in oil blanks of piston rings. Research results: it is practically proved that hardness directly depends on the length of graphite inclusions in gray cast iron: as the length of graphite inclusions decreases, hardness increases. At the same time, optimal hardness values are achieved in SCM cast iron with a graphite inclusion length of 45 microns, and in A-XM cast iron with 90-180 microns.

 серый чугун пластинчатый графит твердость количественная металлография результаты обрабатываемость упругость grey cast iron flake graphite hardness quantitative metallography results treatability elasticity

Сазонов В.О. Методы исследования и экспериментальные установки для оценки триботехнических характеристик поршневых колец / В.О. Сазонов, Е.А. Памфилов // Новые материалы и технологии в машиностроении, Брянск. 2023. С. 93-96. Sazonov VO, Pamfilov EA. Research methods and experimental installations for evaluating tribotechnical characteristics of piston rings. New materials and technologies in mechanical engineering, Bryansk; 2023. Grămescu T. Machinability by Milling of Gray Gast lron / Traian Grămescu, Constantin Cărăuşu // Applied Mechanics and Materials. 2014. V. 657. P. 88 - 92. Grămescu T, Cărăuşu C. Machinability by milling of gray cast iron. Applied Mechanics and Materials. 2014;657:88 - 92. Martin D. R. Effects of Different Inoculants on the Microstructural Characteristics of Gray Cast Iron gg-25, Hardness and Useful Life of Tools / Martin, Diego Ruben; Sartori Moreno, Joao Roberto; de Albuquerque Vicente, André // Acta Scientiarum. Technology. 2015. V. 37, № 4. P. 355-360. – doi: 10.4025/actascitechnol.v37i4.27460 Martin DR, Sartori M, Joao R, de Albuquerque Vicente A. Effects of different inoculants on the microstructural characteristics of gray cast iron gg-25, hardness and useful life of tools. Acta Scientiarum. Technology. 2015;37(4):355-360. doi: 10.4025/actascitechnol.v37i4.27460 Aécio G. de Sousa, J. A review on the machining of cast irons / José Aécio G. de Sousa, Wisley Falco Sales, Alisson R. Machado // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2017. JrnlID 170_ArtID 1140_Proof# 1 - 19/09/2017. – Doi: 10.1007/s00170-017-1140-1. Aécio G. de Sousa J, Wisley FS, Alisson RM. A review on the machining of cast irons. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2017. Doi: 10.1007/s00170-017-1140-1. Bahari A. , Lewis R, Slatter T. Hardness characterisation of grey cast iron and its tribological performance in a contact lubricated with soybean oil / Adli Bahari, Roger Lewis, Tom Slatter // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science. 2018. V. 232(1). P. 190-203. – doi: 10.1177/0954406216675895. Bahari A, Lewis R, Slatter T. Hardness characterisation of grey cast iron and its tribological performance in a contact lubricated with soybean oil. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science. 2018;232(1):190-203. doi: 10.1177/0954406216675895. Wilson F. Effect of Matrix Structure and Hardness on the Wear Characteristics of an S.G. Cast Iron / F. Wilson, T.S. Eyre // Wear. 1969. V. 14, Issue 2. P. 107-117. Wilson F, Eyre TS. Effect of matrix structure and hardness on the wear characteristics of an S.G. cast iron. Wear. 1969;14(2):107-117. Ускенбаева А.М. Влияние наноуглеродных добавок на графитизацию и трибологические свойства серого чугуна / А.М. Ускенбаева, А.Т. Волочко, Н.А. Шамельханова, С.П. Королев, А.А. Шегидевич // Металлург. 2016. № 2. С. 64-69. Uskenbayeva AM, Volochko AT, Shamelkhanova NA, Korolev SP, Shegidevich AA. Influence of nanocarbon additives on graphitization and tribological properties of gray cast iron. Metallurg. 2016;2:64-69. Габец Д.А. Влияние комплексного модифицирования на структуру и свойства серого чугуна триботехнического назначения / Д.А. Габец, А.М. Марков, М.А. Гурьев, Е.А. Письменный, А.К. Насырова // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2022. Т. 24, № 4. С. 165-180. – doi: 10.17212/1994-6309-2022-24.4-165-180. Gabets DA, Markov AM, Guryev MA, Pismenny EA, Nasyrova AK. The effect of complex modification on the structure and properties of gray cast iron for tribotechnical application. Obrabotka Metallov / Metal Working and Material Science. 2022;24(4):165-180. doi: 10.17212/1994-6309-2022-24.4-165-180. Барон А.А. Исследование соотношения твердости и прочности серых чугунов с учетом параметров структуры / Металлы. 2017. № 6. С. 93-98. Baron AA. Study of the ratio of hardness and strength of gray cast iron, taking into account the parameters of the structure. Metally. 2017;6:93-98. Дрозд М.С. Определение механических свойств металла без разрушения / М.С. Дрозд. М.: Металлургия. 1965. 171 с. Drozd MS. Determination of mechanical properties of metal without destruction. Moscow: Metallurgy; 1965. Гиршович Н.Г. Справочник по чугунному литью / Н.Г. Гиршович. Л.: Машиностроение. 1978. 758 с. Girshovich NG. Handbook of cast iron casting. Leningrad: Mashinostroenie; 1978. Moore W.W. Gray Cast Iron Machinability / W.W. Moore, J.O. Lord // AFS Transactions. 1959. V. 67. P. 193-198. Moore WW, Lord JO. Gray cast iron machinability. AFS Transactions. 1959;67:193-198. ASM Handbook. Vol. 1A. Cast Iron Science and Technology / Vol. Ed.: Doru M. Stefanescu. – ASM International. 2017. 772 p. Doru M. Stefanescu. ASM Handbook. Cast Iron Science and Technology. ASM International; 2017. Григорович В.К. Твердость и микротвердость металлов / В.К. Григорович. М.: Наука. 1976. 230 с. Grigorovich VK. Hardness and microhardness of metals. Moscow: Nauka; 1976. Angus Н.T. Cast Iron: Physical and Engineering Properties / Harold T. Angus. London-Boston: Butterworths. 1978. 542 p. Angus HT. Cast iron: physical and engineering properties. London-Boston: Butterworths; 1978. Гиршович Н.Г. Кристаллизация и свойства чугуна в отливках / Н.Г. Гиршович. М.: Машиностроение. 1966. 564 с. Girshovich NG. Crystallization and properties of cast iron in castings. Moscow: Mashinostroenie;1966. Макаренко К.В. Повышение эффективности модифицирования низкосернистых серых чугунов / К.В. Макаренко, В.О. Сазонов // Литейное производство. 2023. №2. С. 28-32. Makarenko KV, Sazonov VO. Improving the efficiency of modification of low-sulfur gray cast iron. Liteinoe Proizvodstvo (Foundary. Technologies and Equipment). 2023;2:28-32. Burger W. Digital Image Processing: An Algorithmic Introduction using Java / Wilhelm Burger, Mark James Burge. Springer. 2008. 564 p. Burger W, Burge MJ. Digital image processing: an algorithmic introduction using Java. Springer; 2008. Марковец М.П. Определение механических свойств металлов по твердости / М.П. Марковец. Москва: Машиностроение. 1979. 191 с. Markovets MP. Determination of mechanical properties of metals by hardness. Moscow: Mashinostroenie; 1979. Шерман А.Д. Чугун: справочник / А. Д. Шерман, А.А. Жуков. М.: Металлургия. 1991. 576 с. Sherman AD, Zhukov AA. Cast iron: handbook. Moscow: Metallurgy; 1991.