Модификаторы для получения шаровидного и вермикулярного графита

Область применения ЧШГ

ЧШГ используется во многих отраслях техники взамен литой и кованной стали, серого и ковкого чугунов. Мировое производство ЧШГ превышает 7,5 млн. т в год, а к 2000 оно составляло около 20 млн. т [7].

Центробежнолитые трубы составляют половину мирового тоннажа ЧШГ. По механическим свойствам эти трубы близки со стальными, а по долговечности превышают их почти в 3…8 раз в силу более высокой коррозионной стойкости. Они используются в напорных трубопроводах для воды, нефти, разнообразных агрессивных жидких и газовых сред. Номенклатура труб из ЧШГ охватывает широкий диапазон их размеров: диаметр от 50 до 2800 мм, длина от 2000 до 8000 мм [27].

Номенклатура отливок из ЧШГ, освоенная в мировом автомобилестроении: коленчатые и распределительные валы; блоки цилиндров; кронштейны, рессоры, картер заднего моста, дифференциал; шатуны, тормозные барабаны и др.

ЧШГ – распространенный материал запорной и регулирующей арматуры, работающей в газовой и жидких средах (кислотных, солевых и щелочных), в том числе при отрицательных температурах.

Во многих странах эксплуатируются туннельные сегменты, изготовленные из перлитного чугуна с шаровидной формой графита, для метрополитенов и подземных дорог. Также применяют ЧШГ для производства деталей металлургического оборудования: сорто- и листопрокатных валков, изложниц массой до 10 т и для прокатных и поковочных слитков и др (см. главу 6)

Бейнитные ЧШГ эффективно заменяют кованные стали в производстве зубчатых колес и высоконагруженных износостойких деталей железнодорожного и грузового автомобильного транспорта, сельхозмашин, горнодобывающей техники.

Получение ШГ в чугуне возможно при обработке расплава добавками, содержащими Mg, Ca, Ce, Y, Nd, Pr и другие РЗМ. Однако магний практически присутствует во всех применяемых модификаторах. Некоторые элементы, подобно сере, являются десфероизаторами графитных включений, в связи с чем их содержание в чугуне не должно превышать, мас.%: 0,009 Pb; 0,003 Bi; 0,026 Sb; 0,08 As; 0,04 Ti; 0,13 Sn; 0,3 Al. Влияние десфероизаторов частично или полностью устраняется добавкой ремодификаторов, например, церия и других РЗМ.

Для сфероидизирующего модифицирования ВЧШГ применяют металлический магний, лигатуры Cu – Mg, Ni-Mg, Fe-Si-Mg, Fe-Si-РЗМ и др.

Металлический магний (марок Мг1 и Мг2) в виде чушек в настоящее время используют мало ввиду интенсивного его испарения и сильного пироэффекта при обработке им чугуна в ковшах при обычных условиях. Пироэффект полностью подавляется при обработке чугуна магнием в герметизированных автоклавах. Металлический магний в виде гранул используют при модифицировании чугуна в ковшах большой вместимости (50 т и больше), когда они вводятся в расплав в струе азота. Магний в виде порошка используют при модифицировании чугуна порошковой проволокой.

Лигатурные модификаторы Cu – Mg и Ni-Mg, содержащие 10-20 % магния имеет то достоинство, что плотность их выше плотности жидкого чугуна и потому не вспывают и не ошлаковываются. Их недостатком является высокая стоимость, обусловленная присутствием в лигатуре большого количества меди и никеля.

Лигатурные модификаторы Fe-Si-Mg, Fe-Si-РЗМ содержат до 50 % кремния и 5-7 % магния. Главным их достоинством является практическое отсутствие пироэффекта ввиду малого содержания магния. Однако, они имеют невысокую плотность, поэтому загружают на дно ковша и пригружают стальй высечкой или стружкой.

Во всех случаях пред сфероидизирующим модифицированием целесообразно предварительное обессеривание чугуна, что снижает расход модификатора. Полезно также перемешивание чугуна азотом, что снижает расход магния на 20…25 % и повышает свойства чугуна.

Дата добавления: 2014-01-07