Розмір шрифту: 

Улучшение качества продукции литейного производства, повышение ее надежности и долговечности является насущным требованием нашего времени. Подавляющая часть отливок изготавливается из чугуна, поэтому совершенствование его физико-механических свойств и эксплуатационных характеристик служит важным резервом в деле экономии энергетических и материальных ресурсов и интенсивного развития промышленности.     Задачей работы было легирование чугуна разными отходами, которые ранее не использовали, с целью замены ферросплавов на основе дефицитных элементов.     С целью возможности утилизации отходов специальных производств, а также повышения термостойкости при высоком уровне износостойкости, сопротивления образованию задиров, прочности чугуна были проведены лабораторные исследования с использованием отходов сверхпроводящих сплавов, содержащих ниобий, олово и медь.     Серией лабораторных исследований установили, что необходимо иметь в сплаве, мас.%: углерод 2,8…3,1, кремний 2,8…3,5, марганец 0,5…1,0, медь 1,0…1,5, хром 0,3…0,6, ниобий 0,3…0,5, олово 0,2…0,35%, железо – остальное. Исходя из этого, для достижения цели содержание олова, ниобия и меди в отходах сверхпроводящих материалов должно находиться в соотношении 1:(1,4…1,5):(4,3…5) соответственно, то есть этим требованиям удовлетворяли отходы, содержавшие, мас.%: олово 10…15, ниобий 15…20, медь – остальное. С учетом коэффициента усвоения 0,9…0,98, присадка в расплав отходов должна быть 1,6…2,5%.     В силитовой печи выплавляли чугун, который после достижения необходимых температур (1500…1520 оС) и доводки по химическому составу обрабатывали отходами сверхпроводящих материалов (величина присадки 2,0 мас.%), после термовременной выдержки для усвоения компонентов охлаждали до 1400 оС и заливали заготовки высотой 120 и диаметром 50 мм, из которых вырезали образцы для исследования свойств. Износ и сопротивление задиру исследовали по  методике  ЦНИИ МПС  на  машине  трения  с возвратно-поступательным движением МТВ-1 при реверсивном трении с жидкой смазкой.     Результаты проведенных исследований показали, что при высоком уровне прочности, износостойкости и сопротивления образованию задиров термостойкость сплава, полученного с использованием отходов сверхпроводящих сплавов, выше на 60%, чем обработанного ферросплавами.     Коэффициент усвоения легирующих элементов из смеси сверхпроводящих сплавов составляет: 90,9…98% – для меди и ниобия и 85,7…90,7% – для олова, в то время как при использовании ферросплавов усвоение не превышает 85% для меди и 81,1% для олова. Кроме того, решается проблема утилизации, позволяющая создать практически безотходную технологию в специальном производстве. Использование исследованного способа обработки чугунных расплавов позволит повысить стойкость отливок на 25…35%.      Кроме того, была проведена серия лабораторных исследований по установлению влияния обработки жидких чугунных расплавов отходами магнитных сплавов (химический состав, %: самарий – 25, медь – 7, цирконий – 2,7, железо – 16,5, кобальт – остальное) на структуру и свойства чугунов, затвердевавших со скоростью 0,5 град/с.     Микроструктура исходного чугуна характеризовалась следующим образом: графит ПГф1-ПГд350-ПГр1-ПГ10 ГОСТ 3443-87, металлическая основа Пт1(Ф)-П45(Ф55).  После присадки, например, 0,5% отходов магнитных сплавов структура изменялась: графитные включения ПГф4-ПГд90(ПГд180)--ПГр3-ПГ12, металлическая основа Ф, Пт1-П6(Ф94), а после присадки 1% отходов – графит характеризовался баллами ПГф2-ПГд45(ПГд180)-ПГр7-ПГ12, металлическая основа Ф(Пт1)-П6(Ф94). Таким образом, при добавке  отходов в количестве 0,5…1,0% и более выделение перлита практически полностью подавлялось, форма включений графита изменялась: усиливалось разветвление, и уменьшался поперечный рост.     Итак, обработка чугуна, охлаждавшегося со скоростью 0,5 град/с, отходами магнитных сплавов позволила установить ярко выраженное ферритизирующее влияние их на металлическую матрицу и диспергирующее – на графитные включения, что и приводило к увеличению относительного удлинения ~ на 50% по сравнению с исходным состоянием чугуна при практически такой же прочности.     Кроме того, были проведены дополнительные лабораторные исследования по обработке чугунного расплава смесью из отходов магнитных сплавов, содержащей модифицирующие и легирующие компоненты и обеспечивающей повышение прочностных свойств при высоком уровне пластических в литом состоянии без термической обработки. В составе смеси отходов содержания самария и кобальта находились в соотношении 1:(1,5…3), а присадка в расплав – 0,9…1,2 мас.%. В результате были получены образцы чугунов с высокой пластичностью ?= 9,8…10% при повышенной прочности.      Вывод. Применение отходов разных производств для легирования чугунов позволяет повысить их свойства, увеличить коэффициент усвоения легирующих элементов в сравнении с использованием ферросплавов, что в комплексе с низкой ценой указанных отходов позволит снизить стоимость обработки расплавов, а также повысить стойкость отливок.