4. Воспроизведите трансформацию структуры отливки из белого чугуна в структуру отливки из ковкого чугуна.

• Первая стадия (950...1050 °С) подбирается по длительности такой, чтобы весь цементит, находящийся в структуре отливки, распался на аустенит и хлопьевидный графит. На второй стадии графитизирущего отжига при температуре эвтектоидного превращения формируется металлическая основа ковкого чугуна. В зависимости от режимов охлаждения ковкие чугуны могут иметь перлитную (непрерывное охлаждение), ферритную (очень медленное охлаждение в интервале 760...720 °С или изотермическая выдержка при 720...700 °С) или ферритно-перлитную (сокращение продолжительности второй стадии отжига) металлические основы.

Продолжительность 1-й и 2-й стадии графитизации

• 1. Зависит от содержания C+Si, а также от сечения и массы отливки.

• 2. При C+Si<3.5 задерживается процесс графитизации; при C+Si>4.1 наблюдается выделение пластинчатого графита в белом чугуне, т. е. оптимальное суммарное содержание C и Si должно быть 3.6 – 3.8 %.

Экзаменационный билет № 16

1. Усадочные процессы. Формирование усадочных раковин и пор в стальных отливках.

2. Высокомарганцевая сталь. Особенности ее состава, структуры и свойств. Технология плавки.

3. Модифицирование чугунов. Технологические факторы, влияющие на процессы графитизации. Типы модификаторов, используемых для модифицирования чугуна.

Основными методами обработки чугуна в жидком состоянии являются термовременная обработка (перегрев и выдержка), рафинирование (очищение расплава от неметаллических включений, газов, нежелательных примесей) и модифицирование. Рафинирование и модифицирование, как правило, реализуются вне плавильного агрегата (на желобе плавильной печи, в миксере, в ковше, в специальных устройствах, внутри литейной формы).

Результатом воздействия на жидкое состояние чугуна является изменение формы, размеров и распределения структурных фаз, важнейшей из которых является графит.

Модифицирование- процесс воздействия на параметры кристаллизации за счет введения небольших количеств элементов модификаторов.

Модификаторы- вещества, вводимые в расплав в небольших количествах, которые за счет воздействия на параметры кристаллизации обеспечивают требуемые изменения в структуре (измельчение зерна, сфероидизацию, коагуляцию избыточных фаз).

В отличие от легирования эффект модифицирования ослабевает в течение времени, характеризующего живучесть модификатора.

Модифицирующий эффект можно обеспечить и за счет воздействия на расплав различными физическими методами (вибрация, ультразву-ковая обработка, магнито-динамическое перемешивание и др.)

• Две группы модификаторов по механизму действия (П. А. Ребиндер)

• Добавки, являющиеся поверхностно-актив-ными элементами, - растворимые вещества, избирательно адсорбирующиеся на поверхности растущих зародышей и изменяющие условия роста, а следовательно и форму растущей фазы.

• 2. Добавки в виде дисперсных твердых частиц, удовлетворяющих принципу структурного и размерного соответствия и способных стать центрами кристаллизующейся фазы.

• Модификаторы, используемые в чугунолитейном производстве

• Графитизирующие (инокулирующие) модификаторы, оказывающие влияние на степень графитизации, размеры и распределение включений графита путем воздействия на количество вынужденных зародышей и переохлаждение при эвтектической кристаллизации.

• Основными графитизирующими модификаторами являются сплавы на основе ферросилиция. При введении в чугун кремнийсодержащих добавок в зонах прилегающих к растворяющимся частицам модификатора, выделяются избыточные углеродосодержащие фазы, которые являются дополнительными центрами зарождения графита. Небольшие концентрации активных элементов (Аl, Ca, Ba) в составе ферросилиция способствует образованию дополнительных неметаллических включений (оксидов, сульфидов, нитридов), служащих центрами кристаллизации графита.

Наиболее распространенными графитизирующими модификаторами являются ферросилиций ФС75л (ГОСТ 1415-93), силикокальций (СК10- СК30 – ГОСТ4762-71), ферросиликобарий (ФС75Ба1-ФС75Ба32 с содержанием, соответственно, кремния 60-75% и бария 1-32%, а также 3-7% алюминия- ГОСТ4756-91) и др.

Графитизирующее модифицирование тем эффективней, чем ниже углеродный эквивалент чугуна и сильнее влияние факторов препятствующих графитизации, в частности, высокого перегрева и длительной выдержки жидкого чугуна, применения в шихте большого количества стального лома и передельного чугуна, высокой скорости охлаждения.

• Факторы, влияющие на графитизирующее модифицирование

• 1. Вид металла (доэвтектический, эвтектический или заэвтектический чугуны). Чем ниже степень эвтектичности, тем больше модификатора надо использовать. Чем ниже С_э, тем больше склонность чугуна к отбелу.

• 2. Тип плавильного агрегата (в электропечах имеется возможность перегреть чугун, что уменьшает количество центров кристаллизации, а это увеличивает отбел и вызывает необходимость модифицирования

• 3. Вид шихты (если стальной лом, то необходимо обязательно проводить графитизирующее модифицирование).

• 4. Тип формы: если металлическая-надо проводить модифицирование

• 5. Тип отливки: чем меньше толщина, тем дольше надо модифицир.

• 6. Температура заливки: чем выше температура заливки, тем больше надо модифицировать.

Бывают графитизирующее, Стабилизирующие, Сфероидизирующие модифицирования

4. Какие дефекты наиболее характерны при производстве чугунных отливок ? В чем причины их образования ? Что можете предложить для их устранения или минимизации ?

Отбел, газовые раковины, шлаковые и песчаные включения