2 Методика исследования

2.1 Выбор и обоснование объекта исследования

Объектом исследования является технологический процесс изготовления отливок из модифицированных чугунов.

В качестве базовых чугунов для исследований были выбраны чугуны двух типов:

- чугун эвтектического состава, склонный к кристаллизации с выделением свободного пластинчатого графита в соответствии со стабильной диаграммой состояния железо-углерод (серый чугун феррито-перлитного класса);

- чугун доэвтектического состава, склонный к кристаллизации с отбелом в соответствии с метастабильной диаграммой состояния железо-цементит (белый чугун цементито-перлитного класса).

Химический состав и механические свойства исследованных базовых чугунов приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Химический состав и механические свойства исследуемых чугунов

Тип чугуна	Содержание химических элементов, %, масс.					Предел сопротивления, МПа		НВ
	C	Si	Mn	P	S	На растяжение,	На изгиб, И
				не более
Серый чугун	3,3…3,5	1,4…2,4	0,7…1,0	0,2	0,15	200	310	170…241
Белый чугун	2,7…3,0	0,8…1,2	0,3…0,6	0,2	0,18	400	-	380…420

Для экспериментальных исследований процессов внутриформенного встречного модифицирования чугуна выбраны цилиндрические образцы диаметром 25 мм и высотой 200 мм (рис. 2.1), получаемые по извлекаемым деревянным моделям в разовых песчано-глинистых формах, изготовленных вручную.

а б

1–цилиндрические образцы; 2–стояк; 3, 5–соединительные каналы;

4, 6–реакционные камеры с модифицирующими добавками;

7– питатели

Рисунок 2.1 – Схема (а) и внешний вид (б) экспериментальных отливок

В процессе исследований базовые чугуны подвергали двойной встречной модифицирующей обработке внутри литейной формы сфероидизирующими и карбидостабилизирующими модификаторами. При этом в качестве карбидостабилизирующего модификатора использовали феррохром марки ФХ200, в качестве сфероидизирующего модификатора – комплексную лигатуру VL63(M) производства Германии (аналог отечественного модификатора ФСМг5). Химический состав вышеперечисленных лигатур приведен в табл. 2.2.

С целью получения модифицирующих добавок определенного гранулометрического состава модификаторы перед использованием дробились и просеивались через стандартный набор сит. Для внутриформенной обработки базовых чугунов в исследованиях применялись зернистые модифицирующие добавки с размером частиц от 1,0 до 2,5 мм.

Таблица 2.2

Химический состав применяемых модификаторов

Модификатор	Массовая доля элементов, %
	Fe	Si	Ca	Cr	P	S	Mg	РЗМ
ФХ200	ост	2,0	-	70,0	0,05	0,06	-	-
VL 63 (M)	ост.	45,0	2,0		-	-	5,5…6,3	0,7

Количество модификатора во всех экспериментах составляло 2% от массы обрабатываемого чугуна. Внутриформенное модифицирование базового чугуна осуществлялось в проточных реакционных камерах литниковой системы на пути движения расплава к отливке, в которых размещалось заданное количество модифицирующих добавок требуемой зернистости.

Реакционные камеры, для размещения модифицирующих добавок 1 для внутриформенной обработки исходного жидкого чугуна, выполнялись в виде пенополистироловых вставок-оболочек 2 цилиндрической формы с тангенциальным подводом 3 и отводом 4 расплава (центробежные реакционные камеры) (рис. 2.2).