Influence of Modifying of Cast Iron Sch25 (Russian Grade) With Ultrafine Powders of Refractory Metal Oxide and Cryolite on Structure, Mechanical Properties and Fracture

Abstract

Качество конструкционных чугунов, их механичес-кие и эксплуатационные свойства зависят не только от химического состава, а во многом определяются дис-персностью и однородностью макро-и микрострукту-ры отливки. Среди современных методов внепечной обработки конструкционных чугунов особое место занимает модифицирование ультра-и нанодисперс-ными добавками, которое позволяет в широких преде-лах регулировать процесс структурообразования при охлаж дении отливки и получать высококачественные изделия с высокими эксплуатационными свойствами [1 -3]. Главным преимуществом таких модификаторов является большое количество частиц, приходящихся на единицу объема расплава, что в значительной степени определяет эффективность измельчения кристалли-ческой структуры материала и, как следствие, значи-тельное повышение прочностных и эксплуатационных свойств отливок. Ранее в работах [4, 5] было показано, что при модифицировании высокохромистого чугуна ИЧХ28Н2 смесью на основе ультрадисперсных по-рошков оксидов тугоплавких металлов и криолита дос-тигается повышение прочности при сжатии на 53 %, пластичности на 11 %, износостойкости и коррозион-ной стойкости образцов в 1,5 -4,0 раза по сравнению с отливками, полученными по обычной заводской техно-логии. При этом основное влияние модифицирования заключалось в уменьшении размеров карбидной фазы (Cr, Fe) 7 C 3 и ее упорядочение в матричной основе без образования дополнительных фаз. При достижении вышеуказанного эффекта модифицирования целесооб-разно было проведение исследований влияния ультра-дисперсных оксидов тугоплавких металлов и криолита на другую номенклатуру конструкционных чугунов. Поэтому целью работы являлось исследование влияния ультрадисперсных порошков оксидов тугоплавких ме-таллов и криолита на структуру, механические свойства и разрушение серого чугуна марки СЧ25.Материалом исследования служил серый чугун марки СЧ25. Отливки из серого чугуна были получе-ны в производственных условиях ОАО «РМЗ «Енисей» (г. Красноярск) и исследованы в двух состояниях:-немодифицированные образцы, полученные по обычной заводской технологии;-модифицированные образцы после введения ультра дисперсной модифицирующей смеси. Аннотация. Проведена комплексная оценка влияния модифицирования ультрадисперсными порошками оксидов тугоплавких металлов и кри-олита на структуру и деформационное поведение литого серого чугуна марки СЧ25. Установлено, что модифицирование серого чугуна ультрадисперсными частицами оксидов титана, циркония с содержанием примесей Nb, Hf, Mg, Fe, Cr, Sr, Мо не более 5 % и криолита приводит к существенным изменениям распределения пластинчатого графита в матрице и его размеров. Характер распределения пластин-чатого графита приобретает вид колоний дендритного направленного строения с уменьшением размера длины пластинчатого графита в 2 раза. Увеличивается дисперсность перлита с 0,57 до 0,32 мкм, изменяются морфологические характеристики фосфидной эвтектики. Модифицирование серого чугуна приводит к повышению предела прочности на 90 МПа. При этом практически без изменения остаются пластичност...

Study of the effect of a combined modifier from silicon production waste on the properties of gray cast iron

“…Были разработаны два модификатора [7], полученные после флотационной переработки отходов в виде диоксида кремния и нанотрубок [1,7]. Использование модификаторов, полученных из отходов кремниевого производства, не только улучшает механические свойства серого чугуна, но и влияет на морфологию графита [26][27][28][29][30][31][32][33][34]. Морфология графита -очень важный параметр, влияющий на свойства чугуна.…”

“…В процессе затвердевания чугуна способ роста графита и конечная морфология зависят от термодинамических условий и химического состава расплавленного чугуна. Согласно работам [8][9][10][11][12][13][14][15][16][17][18][19][26][27][28][29][30][31][32][33][34][35][36][37][38][39] механизм формирования морфологии графита в чугуне следующий. Когда расплавленное железо достаточно чистое и в нем отсутствуют поверхностно-активные элементы (O, S или другие примеси), основным направлением роста графита является нормаль базовой плоскости (0001) (направление c), и графит будет преимущественно развиваться через спиральный рост в сферическую форму, поскольку он может происходить с минимальной энергией активации [20,21].…”

“…В заключение отметим, что компоненты комбинированного модификатора (оксиды и карбиды кремния) не растворяются сразу при добавлении в расплав, их растворение происходит медленно, что дает эффект предварительной инокуляции, который медленно затухает и действует в течение нескольких часов [8, 12-15, 26, 28, 34-42]. В то же время поведение SiC перед модифицированием в расплавах серого чугуна недостаточно изучено, но утверждается [31,41,42]…”

Influence of Ultrafine Particles on Structure, Mechanical Properties, and Strengthening of Ductile Cast Iron

“…Authors of [27,28] undertook the integrated studies on the influence of the ultrafine mixture TiO 2 + ZrO 2 + Na 3 AlF 6 on the processes of crystallisation, the structural-phase state, and mechanical properties of high-chromium cast iron Fe-27Cr-2Ni-2.8C and grey cast iron GJL-250. It was established that crystallisation processes of high-chromium cast iron and grey cast iron after the introduction of TiO 2 + ZrO 2 + Na 3 AlF 6 in the amount of 0.3 mass.…”