Микролегирование и модифицирование чугунов

На предприятиях машиностроения нашли применение комплексные модификаторы, содержащие редкоземельные металлы. В таблице приведены составы ряда модификаторов, обеспечивающих повышение качества чугунных отливок.

Комплексный модификатор из ферросиликохрома (ФСХ-18) и силикомарганца (СМн-17) успешно используют для повышения износостойкости и механических свойств. При плавке чугуна в индукционных печах для станочных отливок используют не только процессы микролегирования и модифицирования, но и методы науглероживания и дегазации.

Повышение износостойкости деталей при микролегировании серого чугуна висмутом, оловом и сурьмой можно объяснить измельчением структуры под воздействием малых добавок этим элементом. Эта характерная особенность действия висмута, олова и сурьмы (подобно титану, ванадию и хрому) заключается в том, что при микролегировании происходит образование мелкодисперсных центров кристаллизации. Они сужают область существования у-раствора и концентрируются преимуще­ственно в цементите. Данные о распределении легирующих компонентов между фазами чугуна показаны в таблице, а структурные диаграммы серого чугуна — на рисунках РЗМ, медь, титан, хром и никель снижают коэффициент трения серого антифрикционного чугуна, поэтому их чаще применяют для микролегирования.

В литых деталях ответственного назначения, работающих в условиях трения и получаемых специальными способами литья, чаще всего рекомендуется получать металлическую основу из мелкодисперсного перлита ПД0,3; ПД0,5 и ПД1,0 с пластинчатой прямолинейной ПГф1 или завихренной ПГф2 формой включений графита. Наличия междендритного графита на рабочих поверхностях литых деталей не допускается. Требования к микроструктуре чугуна отливок, работающих на износ, приведены в таблице.

Исследование влияния висмута, олова и сурьмы на процесс структурообразования синтетического чугуна с содержанием углерода 3; 3,6; 4,4 % показало, что, с увеличением добавок этих элементов помимо измельчения графитной эвтектики, наблюдается уменьшение размеров дендритов, причем последние имеют равновесную форму. С ростом углерода до 3,6 % округление дендритов начинается уже при 0,1 % висмута и олова. В синтетическом чугуне с углеродом 4,4 % увеличение добавок висмута и олова способствует не только измельчению графитной эвтектики, но и выделению крупных пластин графитных включений. Упрочнение чугунов и повышение износостойкости при микролегировании ванадием, хромом и молибденом обусловлено интенсивным смещением кривых изотермического распада аустенита вправо, вследствие чего критическая скорость охлаждения уменьшается и измельчается структура металлической основы.

Небольшие добавки сурьмы, висмута, хрома, олова и титана повышают температуру начала эвтектоидного превращения, а ванадий и молибден понижают ее. По мере увеличения содержания сурьмы, висмута и олова более 0,1 % устойчиво проявляется их перлитизирующее влияние на структуру отливок из серого чугуна. Для микролегирования тонкостенных отливок используют лигатуры на основе меди и олова. Добавка небольших количеств меди повышает износостойкость и антикоррозион­ные свойства чугунов. Присутствие меди в твердом растворе в количестве до 0,4…0,5 % повышает износостойкость на 28…35 %. При большем содержании медь находится в твердом растворе и в свободном состоянии, способствуя повышению коррозионной стойкости. Литье из медистого чугуна получают по обычной технологии. При плавке в шихту вводят природно-легированный чугун, в котором содержится медь. Для получения равномерной структуры, особенно на поверхности отливки, рекомендуется заливка расплава в сухие формы.

Микролегирование перлитного чугуна медью, сурьмой и бором также повышает его твердость и такой способ получил распространение при производстве антифрикционных тонкостенных отливок, в частности, для изготовления чугунных деталей цилиндропоршневой группы двигателей и гидроаппаратуры.

Увеличение в составе модификаторов и лигатур на основе меди количества поверхностно-активных металлов обеспечивает
повышение эффекта модифицирования и способствует измельчению зерна матрицы и неметаллических включений. Введение в состав модификатора цинка, кальция и магния и повышение содержания в нем редкоземельных ме­таллов позволяют глубоко раскислять, дегазировать и десульфурировать железоуглеродистые сплавы.

При модифицировании и микролегировании серых чугунов доэвтектического состава добавками, содержащими значительное количество бора, необходимо повышать температуру перегрева, так как его растворение идет относительно медленно в больших объемах расплава. Измельчению структуры и повышению антифрикционных свойств при сохранении трещиностойкости способствует добавки бора в количестве 0,002…0,02 % от массы расплава в ковше. При кокильном литье величина модифицирующей добавки может быть выше.

Распределение легирующих элементов между фазами чугуна в отливках

Требования к микроструктуре чугуна отливок, работающих на износ

Примечание. В скобках указано допустимое распределение и форма включений графита, при этом суммарное количество графита распределения ПГр4 и ПГр9 не должно превышать 30 %.

Вам также могут быть интересны статьи:

Методы улучшения структуры чугуна для деталей гидроаппаратуры Характеристики структуры и свойств белых чугунов Методы физического и комплексного воздействия при производстве износостойких чугунов Антифрикционные чугуны для сложнонапряженных литых деталей цилиндропоршневой группы двигателей Легированные чугуны Требования к сплавам для станкостроительного литья

(2 оценок, среднее: 5,00 из 5)

Загрузка...