Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка структурированных модификаторов для высокопрочного чугуна

Сведения об участнике
ФИО
Закиров Эрнст Сергеевич
Вуз
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Казанский (Приволжский) федеральный университет»
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Новые материалы. Производственные технологии и процессы
Раздел области наук
Металлургия и металловедение
Тема
Разработка структурированных модификаторов для высокопрочного чугуна
Резюме
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.
Ключевые слова
высокопрочный чугун, лигатура, модификатор, микроструктура, фазовый состав
Цели и задачи
Цель работы заключается в изучении влияния разных структур модификаторов на потребительские свойства и физико-механические характеристики модифицированных чугунов.
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.
Введение

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.

 

Методы и материалы

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».

Описание и обсуждение результатов

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.

 

 

Используемые источники
Панов А.Г., Корниенко А.Э. О влиянии окисленности Fe-Si-Mg лигатур на свойства ЧШГ, полученного разными методами модифицирования // М: Литейщик России, 2010, № 1. – С. 27-34.
Information about the project
Surname Name
Ernst Zakirov
Project title
Developing structured modifier for ductile iron
Summary of the project
In this paper presented the investigation the influence of FeSiMg modifier’s microstructure on their consumer properties (crushability and degree of assimilation of iron magnesium melt), as well as the physical and mechanical characteristics of ductily iron obtained using experimental FeSiMg ligatures.
Keywords
ductile iron, ligature, modifier, microstructure, phase composition