Бубликов В.Б., Сиропоршнєв Л.М., Форсюк О.І., Берчук Д.М.

(ФТІМС НАН України, ¹НТУУ «КПІ», м. Київ)

Структуроутворення і механічні властивості високоміцного чавуну при внутрішньоформовому та ковшовому модифікуванні

Рівень виробництва високоміцного чавуну в Україні набагато нижчий ніж у високорозвинутих країнах світу. Це пояснюється тим, що на підприємствах використовують застарілі технології ковшового модифікування розплаву магнієвими лігатурами. Ковшове модифікування характеризується низьким засвоєнням магнію (30…35%), значним виділенням шкідливих речовин в атмосферу, недостатньою стабільністю процесу.

Модифікування грає основну роль в отриманні високоміцного чавуну, внаслідок чого змінюється хімічний склад, структура, фізико-хімічні властивості чавуну та створюються умови для формування в структурі кулястого графіту. Найбільш ефективними, екологічними та економічними вважаються пізні методи модифікування, за яких зменшується до мінімуму час від модифікування до кристалізації розплаву і збільшується рівень модифікуючої дії. В порівнянні з ковшовим внутрішньоформове модифікування забезпечує більш оптимальне структуроутворення високоміцного чавуну і дозволяє виготовляти виливки з тонкими стінками без високотемпературного графітизуючого відпалу.

Проведено дослідження впливу магнієвої лігатури ФСМг-7 на структуру і механічні властивості високоміцного чавуну при внутрішньоформовому та ковшовому модифікуванні. Дослідження проводили з використанням стандартних клиновидних проб з товщиною біля основи 5, 10, 15, 20, 25 мм. Проби заливали в сирі піщані форми. Ступінь графітизації оцінювали за кількістю включень кулястого графіту і фериту в клиновидних пробах.

Зі зменшенням товщини клиновидних проб від 25 до 5 мм кількість включень кулястого графіту збільшується з 300 до 680 шт/мм² при внутрішньоформовому модифікуванні, а при ковшовому з 45 до 140 шт/мм². Кількість фериту зі зменшенням товщини проб змінюється з 95 до 65 % при внутрішньоформовому модифікуванні та від 45 до 10 % при ковшовому.

Межа міцності при ковшовому модифікуванні в порівнянні з внутрішньоформовим в середньому на 100 МПа вища, через менший вміст фериту. Зі зменшенням товщини проби з 25 мм до 5 мм збільшується межа міцності від 525 до 685 МПа. Відносне подовження при ковшовому модифікуванні збільшується від 6 до 10 %, а при внутрішньоформовому модифікуванні значно вище і у всьому діапазоні товщин проб змінюється від 11,5 до 17,5 %.

Таким чином, перехід з ковшового на внутрішньоформове модифікування більш ніж в три рази збільшує кількість включень кулястого графіту і більш ніж в два рази кількість фериту, в результаті чого міцність при розтягуванні знижується на 15-20 %, а відносне подовження збільшується в 1,5…2,0 рази, що дозволяє одержувати виливки з феритного високоміцного чавуну у литому стані без проведення енергоємної термічної обробки.