Прислать материал
Разработка структурированных модификаторов для высокопрочного чугуна
Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи:
1. Подготовка опытных модификаторов, имеющих разную микроструктуру.
2. Исследование микроструктуры полученных модификаторов.
3. Исследование дробимости полученных модификаторов.
4. Заливка образцов ЧШГ с применением полученных модификаторов.
5. Исследование степени усвоения магния в чугуне.
6. Проведение механических испытаний образцов чугуна.
7. Исследование микроструктуры полученных чугунов.
В настоящее время в литейном производстве для получения чугуна с шаровидной формой графита (далее ЧШГ), в основном применяются ферро-силико-магниевые (далее ФСМг) лигатуры.
Главным признаком для оценки их работоспособности традиционно является химический состав, при этом влияние микроструктуры лигатур на их модифицирующую способность не учитывается.
В настоящей работе представлен ход исследований влияния разных типов микроструктуры ФСМг лигатур на их потребительские свойства (дробимость и степень усвоения чугунным расплавом магния), а также на физико-механические характеристики ЧШГ, полученного с применением опытных ФСМг лигатур.
1. Исследование микроструктуры чугуна осуществлялся по ГОСТ 3443-87 «Отливки из чугуна с различной формой графита» на микроскопе NEOPHOT 32 ф. Carl Zeiss Jena (Германия) с использованием пакета прикладных программ Thixomet для получения цифрового изображения (снимков микроструктуры).
2. Определение прочностных характеристик чугуна осуществлялось на универсальной испытательной машине типа ZD-10/90 ф. «Fritz Heckert» по ГОСТ 1497-84 «Металлы. Методы испытаний на растяжение».
3. Определение химического состава проб чугуна производилось на спектрометре эмиссионном Spectrolab M8 ф. Spectro (Германия) по ГОСТ 27611-88 «Чугун. Метод фотоэлектрического спектрального анализа».
Модифицирование ПАЭ и условия кристаллизации расплавов лигатур Fe-Mg-Si существенно влияют на их строение и фазовый состав в литом состоянии, что проявляется на потребительских свойствах этих модификаторов.
Модифицирование ПАЭ и кристаллизация при более высоких скоростях охлаждения (модификатор М2 – модифицированный, толщина пластины 3 мм) расплавов лигатур привело к резкому измельчению микроструктуры основных структурных фаз.
Исследование дробимости опытных модификаторов показало, что после однократного дробления потери у модифицированной ПАЭ лигатуры ниже (9,4 %), чем у чушковой лигатуры (12,9%).
Измельчение размеров магнийсодержащей фазы в модификаторе М2 привело к уменьшению парообразования магния и, как следствие, - уменьшению пироэффекта, что увеличило степень усвоения магния на 20% в сравнении с лигатурой М1.
При модифицировании лигатурой М1, обладающей крупнокристаллической структурой, происходило наиболее активное парообразование магния, что привело к максимальной очистке от серы (сульфидов магния) и минимальному усвоению магния расплавом, недостаточном для формирования графита с шаровидной формой.
Микроструктура ФСМг модификатора влияет на количество и, по всей видимости, состояние (в виде каких соединений или растворов они находятся) поверхностно-активных элементов магния и серы в чугунном расплаве, что проявилось в изменении морфологии и количественных характеристик включений графита и структурных элементов матрицы модифицированных ЧШГ. Измельчение микроструктуры привело к стабилизации шаровидной формы графита и увеличению склонности к кристаллизации чугуна в соответствии с метастабильной формой диаграммы Fe-C, а именно, - уменьшению количества и уменьшению размеров графита, а также к увеличению количества и измельчению цементита.
Выявленные тенденции требуют продолжения исследований для определения степени влияния и установления закономерностей влияния параметров микроструктуры Fe-Mg-Si модификатора на его потребительские свойства.