Исследование модификатора марки Si-Extra-Z для графитизирующей обработки чугуна Gh190.

Этап №2.

Разработка, исследование, подбор составов и видов исполнения материалов для обработки чугуна.

Подбор составов материалов для графитизирующей обработки чугуна Gh190.

Как было отмечено на первом этапе работ, особых проблем, связанных с получением отбела в отливках из серого чугуна Gh190 в литейном производстве ОАО АЛНАС, нет. Однако применение при этом импортного модификатора SSE, защищённого патентом РФ, приводит к зависимости производства от единого производителя-поставщика, диктующего свои условия цены и поставки материала.

Поэтому на втором этапе работ по направлению подбора состава модификатора для графитизирующего модифицирования отливок исследованы различные составы модификаторов, производимых российскими производителями.

Учитывая особенности отливок, а именно, тонкостенность до 4-5 мм, относительно высокое содержание серы ([S] ~ 0,1 %) в чугуне, к рассмотрению были приняты составы, удовлетворяющие следующим критериям:

· Содержание кремния не менее 65 %,

· Наличие активных элементов, образующих при взаимодействии с расплавом чугуна прочные мелкие тяжелые сульфиды (Ba, Sr, Zr).

По этим критериям для исследования были выбраны следующие марки модификаторов (Таблица 2.1.):

Таблица 2.1.

Состав выбранных для исследования марок модификаторов

Обозначение марки	Массовая доля, %
Si	Ba	Sr	Zr	Ca	Al	Fe
ФС65Ба4	60-70	2,0-5,0	-	-	-	<3,0	ост.
Zircalloy	70-75	-	-	1,0-2,0	2,0-2,5	<2,5	ост.
Si-Extra-Z	72-78	-	0,8-1,5	1,0-1,5	0,1-0,4	<1,0	ост.

Модификатор Si-Extra-Z кроме указанных в таблице элементов содержит 0,2-0,7 % магния.

Исследование модификатора марки Si-Extra-Z для графитизирующей обработки чугуна Gh190.

Для дальнейших исследований был определен модификатор марки Si-Extra-Z, который предварительно показал лучшие результаты.

Изучение микроструктуры производили на металлографическом микроскопе NEOPHOT 21 в отраженном свете с применением светлопольного освещения. Образцы были предоставлены в виде гранул размером 4…7 мм - «крупка». Для получения микрошлифов удовлетворительного качества на столь хрупких материалах образцы были зафиксированы в стальной обойме путем заливки легкоплавким металлом (сплав Розе). В дальнейшем образцы были отшлифованы и отполированы в обойме по стандартной методике.

На рисунках 2.1 – 2.4 приведены общий вид и микроструктура образцов ферросплава Si–Extra–Z. Как видно на предоставленных фотографиях, микроструктура представляет собой две контрастные структурные составляющие – белую (по-видимому более твердую и одновременно вязкую) и темную (менее твердую и хрупкую). Характер микроструктуры как при малых увеличениях (Рис.2.3) так и при больших увеличениях (Рис.2.4 и Рис.2.5) указывает на особенности кристаллизации образцов. Видны кристаллы дендритного типа, длинная ось которых соответствует направлению теплоотвода при образовании гранулы. Кристаллы светлой фазы разделены прослойками темной фазы, закономерно ориентированной по отношению к матричной светлой фазе. Некоторые участки выглядят как каверны, выходящие на поверхность шлифа, а в некоторых темных участках наблюдается внутреннее более тонкое строение.

Был проведен рентгеноструктурный фазовый анализ на дифрактометре ДРОН - 4 в отфильтрованном К_a - излучении медного анода.

Съемка осуществлялась в интервале углов 2q = 10…120^О.

Ферросплав Si–Extra–Z, представленный в виде крупки был растерт в порошок, из которого изготовлены образцы для рентгеноструктурных исследований.

На дифрактограммах присутствует большое число интерференционных максимумов разной интенсивности, в том числе и накладывающихся друг на друга. Идентификацию фаз осуществляли с использованием определителя Михеева [1], Нариты [2], международной картотеки ASTM – JCPDS, атласа микроструктур и дифракционных характеристик [3] и пакета программ WinXPOW.

Результаты фазового анализа представлены в таблице 2.2, на основании которого сделаны следующие выводы:

Ферросплав Si–Extra–Z (Рис. 2.5) содержит в основе чистый кремний (Т_пл ~ 1414 ˚С) и a - FeSi₂ (Т_пл ~ 1220 ˚С), а также в небольших количествах SrSi (Т_пл ~ 1140 ˚С) и Zr₃Si₂ (Т_пл > 2215 ˚С). Последние две более тяжелые фазы находятся в смеси с более легкими и обнаруживаются при малых концентрациях. Чистого кремния как фазы – много, так как идентифицируются все его интерференционные линии и они сравнительно интенсивнее, чем линии лебоита (a - FeSi₂). В отдельных образцах присутствуют в незначительном количестве фазы СаAl₂Si₂ и Mg₂Si. Присутствие окислов в сплаве не обнаруживается.

Таблица 2.2.

Фазовый составSi–Extra–Z, определенный методом рентгеноструктурного анализа

Si	a-FeSi2	FeSi	Mg2Si	CaAl2Si2	SrSi	Zr3Si2
+	+	-	следы	следы	+	+

Дата добавления: 2015-07-18