ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА И УСЛОВИЙ ОХЛАЖДЕНИЯ НА СТРУКТУРУ ВЫСОКОПРОЧНОГО ЧУГУНА

Анотація

Берчук Д.Н., Овсянников В.А., Зеленая Л.А.
(ФТИМС НАН Украины, Киев)

Структура без цементита при кристаллизации небольших по массе тонкостенных отливок из высокопрочного чугуна может быть получена внутриформенным модифицированием расплава в предкристаллизационном периоде. Внутриформенное модифицирование, благодаря более высокому уровню модифицирующего воздействия на структурообразование, позволяет в большей мере влиять на степень графитизации и дисперсности структуры, в том числе за счет увеличения скорости охлаждения, что способствует повышению механических свойств высокопрочного чугуна. В сочетании с высокой графитизирующей способностью внутриформенного модифицирования повышение скорости охлаждения позволяет расширить диапазон управления структурообразованием высокопрочного чугуна. Наряду с модифицированием главным фактором регулирования степени графитизации структуры и свойств отливок также является химический состав. Оптимизация химического состава является важной составляющей комплекса технологических факторов, обеспечивающих предотвращение образования отбела в отливках.
Из вышеизложенного очевидна актуальность исследования влияния содержания кремния и магния в зависимости от условий охлаждения на структуру высокопрочного чугуна, получаемого модифицированием расплава в предкристаллизационном периоде.
В исследованиях использовали выплавленный в индукционной электропечи расплав чугуна следующего химического состава (масс. доля, %): 3,22-3,58 C; 1,92-2,36 Si; 0,21-0,26 Mn; 0,015-0,02 S; 0,10-0,17 Cr; 0,043-0,049 Р. Для модифицирования расплава использовали магниевую лигатуру ФСМг6 в количестве 1 % от массы заливаемого расплава.
Изучено влияние содержания кремния  в диапазоне от 2,6 до 3,24 % при содержании магния 0,049 % и магния в диапазоне от 0,048 до 0,085 % при содержании кремния 3,24 % на количество включений шаровидного графита и феррита в тонкостенных отливках из высокопрочного чугуна.
Установлено, что максимальное влияние скорости охлаждения, содержания кремния и магния в ходе кристаллизации на увеличение количества включений шаровидного графита наблюдается при скоростях охлаждения 13,4 и 7,1 ˚С/с, характерных для ступеней толщиной 2 и 3,5 мм. Максимальное изменение количества феррита наблюдается только при скорости охлаждения 13,4 ˚С/с. С уменьшением скорости охлаждения ступени до 0,43 ˚С/с (12 мм) влияние этих факторов на количество включений шаровидного графита и феррита снижается.
При увеличении скорости охлаждения с 7,1 до 13,4 ˚С/с, в исследованном диапазоне содержания кремния количество включений шаровидного графита увеличивается в 1,6-1,8 раз, тогда как при изменении содержания кремния в ступени, охлаждающейся со скоростью 13,4 ˚С/с, всего в 1,2 раза. При увеличении скорости охлаждения с 7,1 до 13,4 ˚С/с, в исследованном диапазоне содержания магния количество включений шаровидного графита увеличивается в 1,4-2,2 раза, тогда как при изменении содержания магния в ступени, охлаждающейся со скоростью 13,4 ˚С/с, всего в 1,3 раза. Количество феррита при максимальной скорости охлаждения в исследованном диапазоне содержания кремния увеличивается в 1,3-1,6 раз, тогда как при изменении содержания кремния в 1,2 раза. Влияние содержания магния и максимальной скорости охлаждения на количество образовавшегося феррита сопоставимо.