Графитизирующая обработка высокопрочных чугунов

Графитизирующее модифицирование высокопрочных чугунов:

Сфероидизирующую обработку расплава проводили в «ковш-крышка», при его заполнении. В качестве сфероидизирующего модификатора применялся модификатор марки «Сферомаг 611» (производства НПП «Технология») в количестве 2,24%, графитизирующую обработку проводили в заливочном ковше, для сравнения применяли модификаторы марок ГМ-45, ГМ-65 и Sibar 4 (Sibar 4 — производства НПП «Технология»), расход графитизирующих модификаторов, во всех случаях, составил 0,175% от массы обрабатываемого расплава. Температура заливки металла в форму не превышала 1320-13800С. Химический состав до и после обработки приведен в таблице 1.

Таблица 1

Массовая доля элемента, %
 

 

C

 

 

Si

 

 

Mn

 

 

P

 

 

S

 

 

Cr

 

 

Ni

 

 

Cu

 

 

V

 

 

Ti

 

 

Mg

Химический состав чугуна до сфероидизирующей обрабротки  

3,82

 

1,72

 

0,54

 

 

 

 

0,04

 

 

 

 

0,01

 

0,04

 

 

 

 

0,02

 

0,19

 

 

 

 

0,01

 

 

 

 

0,01

 

Химический состав чугуна после сфероидизирующей обработки  

3,70

 

2,67

 

0,53

 

0,06

 

0,20

 

0,075

Анализ микроструктуры металла (табл.2) показал, что, при обработке, во всех случаях, получился чугун с шаровидными включениями графита, структура феррито-перлитная, в образцах, где использовались графитизирующие модификаторы марок ГМ-45 и ГМ-65 зернистый перлит (Пт2).

Таблица 2

Графитизирующий

модификатор

Расход модификатора, % Номер

образца

Микроструктура
 

 

 

ГМ-65

 

 

 

 

 

 

 

0,175

10 ШГф4,5 — ШГр1 — ШГд45 — ШГ10 — Пт1 — Пт2 -П20 — Ф80
10.1 ШГф4,5 — ШГр1 — ШГд45 — ШГ10 — Пт1 — Пт2 -П45 — Ф55
10.2 ШГф5 (ШГф4) — ШГр1 — ШГд45 — ШГ10 — Пт1 — Пт2 -П20 — Ф80
 

 

 

ГМ-45

11 ШГф4,5 — ШГр1 — ШГд45 — ШГ10 — Пт1 — Пт2 -П45 — Ф55
11.1 ШГф5 (ШГф4) — ШГр1 — ШГд45 — ШГ10 — Пт1 — Пт2 -П45 — Ф55
11.2 ШГф4,5 — ШГр1 — ШГд45 — ШГ10 — Пт1 — Пт2 -П45 — Ф55
Sibar 4 (стандартное модифицирование)  

12

ШГф4,5 — ШГр1 — ШГд45 — ШГ10 — Пт1 –П45-Ф55

Анализ механических свойств (табл.3) показал, что они, для всех образцов, соответствуют требованиям предъявляемым к высокопрочному чугуну с шаровидным графитом марки ВЧ50: условный предел текучести находился в пределах 520-550 МПа, временное сопротивление (предел прочности) при растяжении в пределах 600-670 МПа, относительное удлинение 9,1-14,5%, твердость по Бринеллю (НВ) – 170-217. Также, следует отметить, что при использовании модификатора марки ГМ-65 получено наибольшее значение (14,5%) относительного удлинения, при сохранении требуемых значений предела прочности при растяжении (600 МПа)

Таблица 3

Графитизирующий модификатор Расход модификатора, % Номер образца

Условный предел текучести,

σ0,2, Н/мм2

(кгс/мм2)

Временное сопротивление при растяжении

σв, Н/мм2

(кгс/мм2)

Относитель-

ное удлинение δ, %

Твер-

дость по Бринеллю

HB

 

ГМ-65

 

 

 

 

0,175

10  

540

 

600

14,5 179
10.1 13,0 197
10.2 14,0 179
 

ГМ-45

11 520 620 11,5 197
11.1 550 630 12,0 170
11.2 550 650 9,1 197
Sibar 4 (стандартное модифицирование)  

12

 

550

 

670

 

12,5

 

217

 

Также проводились повторные испытания модификатора ГМ-65 при производстве высокопрочного чугуна, отличающиеся тем, что и сфероидизирующую и графитизирующую обработку проводили одновременно в раздаточном ковше.

Модифицирование чугуна проводили по следующей технологии: в раздаточный «ковш-крышка» на дно засыпался сфероидизирующий модификатор «Сферомаг 611» в количестве 2,24%, сверху засыпали графитизирующий модификатор марки ГМ-65, в количестве 0,175% от массы обрабатываемого чугуна, присыпали дробью и заполняли ковш металлом из печи, температура которого составляла 14500С, затем ковш подавали на стенд, скачивали шлак, и проводили заливку форм. Графитизирующую обработку в заливочных ковшах не проводили.

Результаты химического анализа в процессе разливки металла из раздаточного ковша приведены в табл.4.

Таблица 4

Массовая доля элемента, %
C Si Mn P S Cr Ni Cu V Ti Mg
 

3,72

 

2,67

 

0,56

 

0,03

 

0,01

 

0,05

 

0,03

 

0,19

 

0,01

 

0,01

 

0,075

Результаты испытаний на механические свойства представлены в табл.5.

Таблица 5

Графитизирующий модификатор Расход модификатора, % Номер образца Условный предел текучести,

σ0,2, Н/мм2

(кгс/мм2)

Временное сопротивление при растяжении

σв, Н/мм2

(кгс/мм2)

Относитель-

ное удлинение δ, %

Твер-

дость по Бринеллю

HB

 

ГМ-65

 

0,175

11 510  

610

 

13,5 197
11.1 520 14,5 217

Механические свойства чугуна соответствуют высокопрочному чугуну с шаровидным графитом марки ВЧ50.