Остання редакція: 2017-07-11
Тези доповіді
Большинство предприятий Украины выпускает преимущественно высокопрочный чугун марки ВЧ500-7, что создает проблемы с производством современной техники, в которой можно успешно применять до 15 марок высокопрочного чугуна, обладающего широким диапазоном механических свойств – прочности при растяжении σВ до 1600 МПа и относительного удлинения δ до 22 %.Достижение высокопрочным чугуном уровня прочности при растяжении выше 700 МПа возможно применением либо легирования, либо термической обработки. Одним из недорогих и наиболее качественно влияющих на структуру, которая определяет уровень прочностных свойств высокопрочного чугуна, легирующих химических элементов является медь, а из способов термообработки – нормализация.
В производственных условиях с применением литниково-модифицирующей системы с центробежным проточным реактором были изготовлены отливки «Диафрагма» с толщиной стенки 5 мм из нелегированного и легированного медью высокопрочного чугуна. Чугун выплавляли из шихты, которая состояла из 50 % передельного чушкового чугуна ПВК-3 и 50 % оборота высокопрочного чугуна. Перед выпуском в ковш в расплав вводили 0,1 % порошка графита марки МГ. Модифицирование проводили в литейной форме стандартной (~45 % Si и~7 % Mg) FeSiMg лигатурой ФСМг7 в количестве 0,8 % от массы заливаемого расплава. Расчетное количество меди в виде отходов штамповки вводили в ковш при выпуске металла из печи. Температура чугуна при заливке форм составляла 1430-1450 °С. Химический состав отлитых чугунов приведен в табл. 1.
Термическую обработку – нормализацию – проводили по следующему режиму: нагрев в соляной ванне до 870 °С, выдержка 20 мин, охлаждение на воздухе.
Таблица 1 – Химический состав металла отливок «Диафрагма»
Высокопрочный чугун
Содержание элемента, %
C
Si
Mg
Mn
Cr
Ni
Cu
S
P
Нелегированный
3,7
2,8
0,044
0,24
0,18
0,23
0,11
0,012
0,049
Легированный медью
3,4
3,0
0,052
0,20
0,19
0,22
1,50
0,010
0,049
Механические испытания проводили на образцах диаметром 3 мм, вырезанных из стенки отливки в литом состоянии и после нормализации. Полученные механические свойства и структура высокопрочных чугунов в опытных отливках представлены в табл. 2.
Таблица 2 – Механические свойства и структура металла отливок
Высокопрочный чугун
Механические свойства
Количество феррита, %
Твердость НВ, МПа
sВ, МПа
s0,2,МПа
d,%
Нелегированный, литой
510
402
12,6
80
2130
Нелегированный, после нормализации
645
515
5,7
30
2640
Легированный медью, литой
815
636
5,7
30
2640
Легированный медью, после нормализации
985
720
6,0
5
2640
Микроструктура металлической основы нелегированного металла отливок в литом состоянии преимущественно ферритная (75-85 % феррита), тогда как после легирования – перлитная (до 70 % перлита). Шаровидный графит имел следующие характеристики: форма – ШГф5;4, диаметр включений – 9-45 мкм, количество включений – 630-720 шт/мм2.
Полученные результаты свидетельствуют о высокой эффективности влияния легирования медью, усиленного термической обработкой (нормализацией) на повышение прочностных характеристик тонкостенных отливок из модифицированного в предкристаллизационном периоде высокопрочного чугуна до уровня марок аустенито-ферритных высокопрочных чугунов, получаемых изотермической закалкой.