ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ЧУГУНА НА СКОРОСТЬ ПЛАВЛЕНИЯ ЛИГАТУРЫ ФСМг7

Анотація

Бачинский Ю.Д., Бубликов В.Б., *Бачинский В.Д., Моисеева Н.П.
(ФТИМС НАН Украины, *НТУУ «КПИ»,г. Киев)

Применение традиционных FeSiMg лигатур для внутриформенного модифицирования не всегда рационально по причине недостаточно быстрого их растворения, особенно в начальном периоде заливки, что недопустимо при производстве тонкостенных отливок. Поэтому, очевидна актуальность изучения механизмов межфазного взаимодействия и кинетических режимов плавления FeSiMg лигатур в жидком чугуне для разработки на основе полученных закономерностей новых быстроплавящихся сплавов, повышающих эффективность модифицирующей обработки в предкристаллизационном периоде.
Экспериментально исследовали скорость плавления ферросилиций-магниевой лигатуры ФСМг7, химический и фазовый состав которой представлен в таблице. В исходной микроструктуре лигатуры наблюдались лебоит (~50 %), кремний (24,7 %), силицид магнияMg2Si (23,2 %) и небольшое количество комплексной Si-РЗМ-Ca-фазы.

Таблица – Химический и фазовый состав исследуемой лигатуры ФСМг7
Лигатура    Массовая доля элемента, %    Количество фазы, %
    Mg    Ca    РЗМ    Si    Fe    FeSi2    Si    Mg2Si    Si-РЗМ-Ca
ФСМг7    7,5    0,45    0,75    55,3    36,0    49,68    24,69    23,21    2,42

Подготовленные и взвешенные образцы размером ~15×15×15 ммвыдерживали от 2,2 до 5,0 свжидком чугуне с температурой 1350 или 1400 °С. Извлеченный образец после выдержки охлаждался на воздухе. Массовую скорость плавления (г/с) определяли по потере массы образца за единицу времени его пребывания в жидком чугуне.
Проведенные исследования позволили установить, что при погружении образцов в расплав чугуна стемпературой 1400°С, наиболее часто применяемой в технологиях модифицирования, в течение 2,2 с достигается высокая массовая скорость плавления ферросилиций-магниевой лигатуры (примерно 4,3 г/с).С увеличениемдлительности выдержки образца наблюдается снижение скорости плавления лигатуры до 2,3 г/с. Это можно объяснить тем, что вначале происходитплавление наиболее легкоплавкой фазы Mg2Si (tпл = 1078 °С) и, количественно преобладающей в структуре, фазы FeSi2 с относительно невысокой температурой плавления (tпл = 1220 °С). Со временем количество этих фаз уменьшается вследствие перехода магния и кремния из лигатуры в чугун, а железа – из чугуна в лигатуру и образования высокожелезистого соединения FeSi с температурой плавления 1410 °С. Вследствие этого значительно возрастает температура ликвидус и резко снижается скорость плавления лигатуры.
При температуре расплава 1350°Сскорость плавления лигатуры остается равномерной во всем исследуемом диапазоне выдержки образцов и находится в интервале 2,5…2,7 г/с в результате меньшей интенсивности испарения магния из магнийсодержащей фазы.Повышение температуры жидкого чугуна с 1350 до 1400 °С эффективно способствует увеличению скорости плавления лигатуры ФСМг7 в результате интенсификации тепло- и массообменных процессов в системе «жидкий чугун – ферросилиций-магниевая лигатура».