Влияние вредных примесей на механические свойства сплава
К вредным примесям в чугуне относятся сера, фосфор и кислород. Сера и фосфор являются теми главными врагами, с которыми металлургам черных металлов приходится иметь дело.
Сера снижает прочность и пластичность, но несколько повышает износостойкость сплава, придает красноломкость (образование трещин при высоких температурах), препятствует выделению графита. Чем выше содержание серы в исходном чугуне, тем труднее получить полностью шаровидную форму графита и, следовательно, высокие механические свойства.
Фосфор на процесс графитизации углерода влияет слабо, но повышает жидкотекучесть сплава, придает хладноломкость, т. е. хрупкость.
Кислород в железоуглеродистые сплавы может проникнуть либо во время плавки и разливки, либо путем диффузии в затвердевшее уже железо. В жидком металле кислород находится в виде раствора и кислородных включений FeO3 Fe3O4 MnO, а при раскислении чугуна различными элементами - в виде включений SiО2, А12О3, ТiО2 и т. д., которые почему-либо не успевают вcплыть и перейти в шлак.
4 ВЫБОР МОДИФИЦИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ
Модифицирование означает управление структурой и свойствами литейного чугуна посредством минимизации переохлаждения и увеличения количества центров кристаллизации графита во время затвердевания отливки. Модификатор – это материал, вводимый в жидкий чугун непосредственно перед его разливкой, который обеспечивает наличие в расплаве подходящих фаз для образования графита во время последующего охлаждения. Традиционно, модификаторы производились на основе графита, ферросилиция или силикокальция. Наиболее популярный в настоящее время модификатор – ферросилиций, содержит небольшие количества таких элементов как: Al, Ba, Ca, Sr, РЗМ и Zr.
|
|
|
Ферросицилий (ФС). С его помощью в расплав вводится кремний, который оказывает сильное влияние на объемную долю графита в чугуне. В отдельном виде ферросилиций в настоящее время практически не применяется. Для дальнейшего повышения свойств чугуна было разработано много модификаторов и способов модифицирования, предусматривающих применение ферросилиция с добавками других веществ – смесей ФС с РЗМ, кальцием, барием, магнием, натрием и калием. Часто щелочные и щелочноземельные металлы применялись в виде карбонатных соединений (поташ, сода, известняк и др.).
Силикобарий.Сплавы ферросилиция с барием являются эффективными графитизирующими модификаторами. Вместе с тем, не существует четких рекомендаций по оптимальному содержанию Ва в составе модификаторов. Отмечается более сильный графитизирующий эффект, позволяющий в 1,5–2,0 раза снизить расход модификатора, и значительная устойчивость графитизирующего воздействия при выдержке расплава, что имеет важное значение в практике работы литейных цехов.
|
|
|
При сравнении действия ферросилиция ФС75 с ферросиликобарием различных составов установили, что применение 0,35 мас.% ФС65Ба 4 позволяет снизить отбел по клину до 0,8 мм. Такие результаты не достигаются даже при добавлении 0,6 мас.% ФС75. На практике при получении поршневых колец и блока цилиндров удалось снизить, при равном графитизирующем эффекте, расход модификатора с 2 до 1,3–1,5 кг для ковша емкостью 1,2 т. Причем ФС65Ба 4 обеспечивает большую временную «живучесть» эффекта модифицирования до 12–15 мин, а после обработки ФС75 – до 6–10 мин.
Отечественная и зарубежная практика модифицирования свидетельствует о том, что оптимальное содержание бария не превышает 2–5 мас.% ввиду значительного ухудшения растворимости модификатора при дальнейшем увеличении содержания Ва в нем.
Представляет интерес повышение растворимости и эффективности модифицирования чугунов с пластиночным графитом за счет небольших концентраций магния (до 1–2 мас.%) и 0,5–1,5 мас.% РЗМ. Такой модификатор (АЗФ) эффективен при обработке ваграночных чугунов.
|
|
|
Ферросиликомарганцевые модификаторы. Они хорошо растворимы без образования шлака при поздней обработке расплава. Для этой цели на струю металла при заливке форм подают мелкоизмельченный (фракция 0,2–0,7 мм) модификатор на основе ФС65 – ФС75 с 5–9 мас.%. Mn.
Экзотермические модификаторы. Представляют собой брикет, состоящий из алюминиевой стружки (30%) и железной окалины (70%). При введении брикетов в ковш они вспыхивают и оказывают модифицирующее действие на серый чугун. При экзотермическом модифицировании доэвтектических чугунов с содержанием кремния 1,45–1,65% при температуре 1300–13500С удается увеличить предел прочности чугуна на разрыв от 50 до 100 МПа при снижении величины отбела в 3–4 раза по сравнению с чугуном, модифицированным ФС. [3]
Дата добавления: 2016-01-04; просмотров: 19; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!