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.