Бубликов В.Б.

(ФТИМС НАН Украины, г. Киев)

В структуре мирового выпуска литья отливки из чугуна составляют 75 %, из цветных металлов – 15 %, из стали – 10 %. В структуре чугунного литья технологически развитых стран преобладает высокопрочный чугун с шаровидным графитом, выпуск которого находится на уровне или превышает выпуск серого чугуна с пластинчатым графитом. Из серого чугуна производятся, главным образом, марки с высокой прочностью при растяжении (σ_В = 250…350 МПа), для получения которых, как и получения высокопрочного чугуна, необходимо применять модифицирование. В широком смысле термин модифицирование означает обработку расплавов с целью измельчения структуры и повышения свойств сплавов. Модифицирование положительно сказывается на большинстве технико-экономических показателей качества литых изделий.

В производстве серого чугуна модифицирование является средством решения следующих задач: 1) предотвращения образования цементитной фазы (отбела) при кристаллизации тонкостенных отливок; 2) предотвращения формирования при высокой скорости охлаждения междендритного графита и сопутствующей этому ферритизации металлической основы; 3) создания условий для формирования в структуре мелкого однородно распределенного графита типа «А» по классификации стандарта США А48/А48М-00; 4)  получения высоких механических свойств (σ_В> 250 МПа) и однородной твердости.Модифицирование уменьшает степень переохлаждения при кристаллизации, предотвращает образование цементита, измельчает эвтектические ячейки, уменьшает размер пластинчатого графита, способствует повышению прочности и, в целом, качества серого чугуна.

При получении высокопрочного чугуна с шаровидным графитом модифицирование является обязательной технологической операцией, которая обеспечивает достижение трех главных целей: 1) формирование при кристаллизации включений шаровидного графита; 2) предотвращение перехода к метастабильному варианту кристаллизации в результате переохлаждения расплава, обусловленного вводом магния; 3) измельчение структуры, повышение литейных и механических свойств высокопрочного чугуна. В таком многоцелевом модифицировании принято выделять следующие составляющие:

- сфероидизирующее модифицирование для получения шаровидной формы графитных включений;

- графитизирующее модифицирование для интенсификации процесса графитизации и предотвращения перехода к метастабильному варианту кристаллизации;

- инокулирующее модифицирование для увеличения количества активных центров кристаллизации шаровидного графита, которое способствует измельчению структуры, уменьшает усадку и ликвацию, повышает долю феррита в феррито-перлитной металлической основе, создает условия для одновременного повышения прочности и пластичности высокопрочного чугуна.Эффективность инокулирующей составляющей повышается при наличии в составе модификаторов Ba, Ca, Mg, Zr и при сближении во времени процессов модифицирования и кристаллизации, что достигается при обработке расплава в литейной форме.

Эффект модифицирования определяется не только особенностями применяемых модификаторов, но и в равной степени качеством исходного расплава чугуна и методом модифицирующей обработки. Модифицирование чугуна наиболее целесообразно и с большим эффектом осуществляется в проточных реакторах литниковых систем. Использование исходного чугуна с низким содержанием серы (<0,015 %), фосфора (<0,06 %) и марганца (<0,35 %) является непременным условием высокоэффективного модифицирования, оптимального структурообразования, получения высоких литейных, технологических, механических свойств и, в целом, высокого качества изделий из высокопрочного чугуна.