Іванова Л.Х., Білий О.П., Алєксєєнко А.С., Юрченко Ю.О.

(НМетАУ, г. Дніпропетровськ)

МОДИФІКУВАННЯ ТА ЛЕГУВАННЯ ВАЛКОВОГО ЧАВУНУ

E-mail: ivanovalitvo@gmail.com

Комплексне легування та модифікування чавунів є ефективними способами підвищення механічних й службових властивостей виливків. Щорічно в Україні виробляється біля 1 млн. т виливків, і тільки 5…6% від їх випуску з високоміцних чавунів, що суттєво менше, ніж у світовому випуску таких виливків (30…60%).

Метою роботи було одержання суміші для модифікування та легування чавунів для підвищення їх термостійкості та міцнісних характеристик, яких потребує сучасне виробництво.

Натепер відомі суміші для одержання чавуну з кулястим графітом, наприклад суміш [1], що містить по мас.%: шлак алюмотермічного виробництва лігатур на основі рідкісноземельних металів – 80-90 та відходи виробництва надпровідників – 10-20. За цього шлак алюмотермічного виробництва лігатур на основі рідкісноземельних металів містить, мас.%: оксид кальцію 40-45; оксид алюмінію 40-45; оксиди рідкісноземельних металів 5-7; діоксид кремнію 3-9. Відходи виробництва надпровідників містять, мас.%: ніобій 25-30; титан 25-30; мідь 40-50.

Була поставлена задача одержання суміші для модифікування та легування чавунів з підвищеними термостійкостю та міцністю за рахунок додаткового вмісту карбіду лантану.

Вплив окремих елементів на структуру і властивості чавуну дуже різноманітний, і так само є багато додаткових факторів, які можуть змінювати вплив того або іншого елементу. Змінний якісний і кількісний вплив різних елементів на структуроутворення сплавів ускладнює можливість їхньої класифікації за ознакою інтенсивності цього впливу, тим більше, що в багатьох випадках, наявність у сплаві двох, наприклад, карбідоутворюючих елементів не обов’язково посилює їх окремий вплив, а іноді нівелює його. Тому задача з підбирання модифікуючого та легуючого комплексу у суміші, зводилася до того, щоб нейтралізувати небажаний вплив окремих елементів і посилити їх спільний вплив.

При розробці складу суміші для модифікування та легування чавунів виходили з наступного. Для досягнення поставленої мети необхідно одержати ферито-перлітну структуру з рівномірно розподіленими дрібнодисперсними включеннями графіту кулястої форми. Співвідношення фериту і перліту у структурі та одержання дрібнодисперсних графітних включень кулястої форми досягалося, з одного боку, модифікуванням рідкісноземельним шлаком та карбідом лантану (феритизуючий та диспергуючий вплив), а з іншого – легуванням міддю (перлітизуючий вплив) та підвищенням ступеня дисперсності продуктів розпаду аустеніту за рахунок легування титаном та ніобієм.

За проведеними раніше дослідженнями було встановлено, що для одержання підвищеного рівня міцнісних властивостей необхідно ввести у розплав компонентів шлаку, мас.%: R₂O₃ 0,15-0,35; SiO₂ 0,11-0,45; CaO 1,5-2,2; Al₂O₃ 1,5-2,2; компонентів відходів надпровідників, мас.%: 0,2-0,4% міді, 0,15-0,30% титану та 0,15-0,30% ніобію, а також карбіду лантану 0,3-0,7%.

У промислових умовах були одержані дослідні партії рідкісноземельних шлаків та карбіду лантану - відходів виробництва рідкоземельних лігатур та легувального комплексу - відходів виробництва надпровідників (табл.1).

У високочастотній індукційній печі ЛПЗ-67М виплавляли валковий чавун складу, мас.%: С- 3,32, Si- 0,80, Mn- 0,54, P- 0,06, S- 0,02, Fe- решта. Усі суміші присаджувалися на дно ковша у кількості 5,0%. Після досягнення температури 13205^оС заливали розплавом кокільні форми. З одержаних виливків вирізали зразки для металографічного аналізу, визначення термостійкості та границі міцності при розтягу. Визначення міцності при розтягу здійснювали за стандартним методом. Термостійкість визначали за протяжністю тріщин після 100 термоциклів: нагрівання при температурі 650  5^оС, охолодження у воді – 20  2^оС. Застосування запропонованої суміші для модифікування та легування дозволило досягти поставленої мети: при високому рівні міцності (більше на 2-6%) термостійкість чавуну збільшилися на 24-38%. Новий склад суміші для модифікування та легування чавунів був запатентований [2].

Література.

1. А.с. № 1371973 СССР, МКИ С21С 1/00. Смесь для модифицирования и легирования железоуглеродистых сплавов/ Е.В.Колотило, Л.Х.Иванова, И.И.Ануфриев и др.(СССР).– № 4074422/31-02; заявл. 28.04.86; опубл. 07.02.88, Бюл. № 5.– 4 с.

2. Пат. 111086 Україна, МПК С21С 1/00. Суміш для модифікування та легування чавуну/Іванова Л.Х., Колотило Є.В., Хитько О.Ю., Муха Д.В., Білий О.П., Алєксєєнко А.С. (Україна); заявник та патентовласник НМетАУ..- № 201402951; Заявл. 24.03.14; Опубл. 25.03.16, Бюл. № 6.– 3 с.