Внутриформенное модифицирование высокопрочного чугуна магнийсодержащим модификатором с добавлением бора

Леушин И.О.; Тимофеев А.М.; Зиновьев Ю.А.

пряжений в переходной зоне. Поэтому места перехода от одной составляющей структуры к другой являются наиболее опасными с точки зрения концентрации напряжений, что и обусловливает появление трещин и выкрошиваний. Следует отметить важный экспериментальный факт: чем равномернее твердость, а следовательно, чем однороднее структура поверхностных слоев, тем выше стойкость прокатных валков. В связи с этим необходима дальнейшая работа по совершенствованию режимов окончательной термической обработки.

Список литературы

1. Металловедение и термическая обработка стали: справочник. T.II / под ред. Бернштейна М.Л., Рахштадта А.Г. М.: Металлургия, 1991. 462 с.

2. Технология производства валков станов холодной прокатки: практика управления / К.Н. Вдовин, Л.Г. Егоров, A.B. Давыдов // Проблемы теории и практики управления. 2011. №2. С.87-92.

УДК 621.74

И.О. Леушин, A.M. Тимофеев, Ю.А. Зиновьев

ФГБОУВПО «Нижегородский государственный технический университет им. P.E. Алексеева»

ВНУТРИФОРМЕННОЕ МОДИФИЦИРОВАНИЕ ВЫСОКОПРОЧНОГО ЧУГУНА МАГНИЙСОДЕРЖАЩИМ МОДИФИКАТОРОМС ДОБАВЛЕНИЕМ БОРА

Высокопрочный чугун с шаровидным графитом (ВЧШГ) традиционно считается перспективным конструкционным материалом, применяющимся в машиностроении, металлургии, судостроении и других отраслях. В нем хорошо сочетаются высокие физико-механические и технологические свойства, что позволяет его использовать для изготовления ответственных деталей машин и механизмов, работающих в различных условиях при статических и динамических нагрузках [1,2].

Высокие прочностные характеристики ВЧШГ обеспечивает в основном металлическая основа [3]. В чугуне с перлитной или ферритно-перлитной металлической основой образование и распространение трещины происходит по механизму хрупкого разрушения. Трещина в чугуне с ферритной металлической основой распространяется по механизму пластического разрушения со значительной величиной пластической деформации, т.е. чем больше содержание феррита, тем выше пластические характеристики ВЧШГ [4].

Кроме того, на механические свойства оказывает большое влияние включения графита, сульфидов и фосфидов. При этом более важную роль играет их форма и распределение, нежели их размер. Чем более округлой формы будут неметаллические включения и чем более равномерно и дальше друг от друга они будут распределены, тем больше вероятность того, что они станут препятствиями для распространения трещины, а не её проводниками, а соответственно улучшат пластичность ВЧШГ [4,5].

В литейном производстве используют различные способы обработки чугуна с целью получения требуемого химического состава и требуемой структуры в процессе кристаллизации: обработку расплава чугуна в процессе плавки (термовременная выдержка, обработка ультразвуком, электромагнитным полем и т.д.); модифицирование; легирование; микролегирование; рафинирование и т.д. Одним из наиболее эффективных, гибких и универсальных из них является модифицирование. В настоящее время широко применяются способы модифицирования чугунов, в том числе и ВЧШГ, в которых максимально используется «супермодифициро-ванное» состояние сплавов, достигаемое сразу после взаимодействия расплава с модификатором. На основании использования данного явления были созданы новые технологические процессы получения отливок из ВЧШГ, в которых обработка осуществляется не в ковше, а непосредственно в литейной форме - внутрифор-менное модифицирование. Это позволило до минимума сократить промежуток времени между вводом модификатора и кристаллизацией отливки [6].

Обработка расплава бором нашло широкое применение в производстве стального литья и относительно ограниченное применение в производстве чугунного литья. Характерной особенностью поведения бора в расплавах чугуна является двойственный характер его воздействия на условия кристаллизации. Эта двойственность состоит в том, что его добавки в расплав в небольших количествах способны оказать графитизирующее влияние на структуру будущей отливки, т.е. снизить твёрдость (НВ) и времен-

ное сопротивление при растяжении (ав), но повысить относительное удлинение (5) и ударную вязкость (КСи), дальнейшее повышение содержания бора в расплаве приводит к карбид ©стабилизирующему эффекту, т.е. снижаются 5 и КСи, но повышаются НВ и

Целью исследования было определить пределы содержания бора, в которых ВЧШГ имеет максимальные пластические характеристики, для этого в условиях действующего производства было изучено совместное влияние комплексного модификатора (КМ) и бора на структуру и физические свойства ВЧШГ в зависимости от количества вводимого бора (количество КМ оставалось неизменным). Обработку чугуна проводили внутриформенно, модифицирование осуществлялось магнийсодержащим КМ, после модифицирования проводилась выдержка отливок в форме.

На рис. 1-3 представлены фото шлифов при разном содержании бора. В табл. 1 и 2 отражены результаты исследований.

Рис. 1. Структура ВЧШГ при содержании бора < 0,005%: а - металлическая основа (х500); б - графит (х 100)

Рис. 2. Структура ВЧШГ при содержании бора 0,005-0,007%: а - металлическая основа (х500); б - графит (х 100)

Рис. 3. Структура ВЧШГ при содержании бора > 0,007%: а - металлическая основа (х500); б - графит (х 100)

Таблица 1

Структура ВЧШГ в зависимости от количества введённого бора

Содержание бора Структура (согласно ГОСТ 3443-87)

< 0,005% Ш Гф4,5-Ш Гд 15-45-Ш Гр1-Ш Г10-Пт1-П6(Ф94)

0,005 -0,007% Ш Гф4,5-Ш Гд 15-45-Ш Гр 1-Ш Г10-Пт1-П 0(Ф 100)

> 0,007% ШГф4,5-ШГд15-45-ШГр1-ШГ10-Пт1-П20(Ф80)

Таблица 2

Механические свойства ВЧШГ в зависимости от количества введённого бора

Свойство Количество введённого бора (%)

< 0,0025 0,005 0,007 0,010

НВ 187 172 167 193

ав (МПа) 531 477 459 563

5 (%) 17 23 26 10

кси (кДж/м2) 196 216 215 147

Выводы:

1. Бор оказал влияние на металлическую основу ВЧШГ -при содержании бора в пределах от 0,005 до 0,007% содержание феррита было максимальным и составило 100% (см. рис. 2,а, табл. 1), при более высоком содержании бора количество феррита резко снижается более чем на 20% (см. рис. 3,а, табл. 1).

2. Бор также оказал влияние на размер и распределение графитовых включений - при содержании бора в пределах от

0.005.до 0,007% графит укрупнился, но его распределение осталось равномерным (см. рис. 1,6, рис. 2,6), при повышении содержания бора (свыше 0,007%) количество крупных глобулей графита продолжает увеличиваться, однако распределены они не равномерно (рис. 3,6), что негативно сказывается на физико-механических свойствах.

3. Как видно из табл. 2, для получения более высоких пластических свойств наиболее оптимальным является содержание бора в пределах от 0,005 до 0,007%.

Есть предположение, что бор также влияет на хладостой-кость ВЧШГ, основным показателем которой является повышенные значения ударной вязкости (KCU) при отрицательной температуре. По испытаниям, проведённым при нормальных условиях, трудно судить о поведении ВЧШГ при отрицательной температуре, поэтому считаем целесообразным продолжить изучение влияния микродобавок бора на свойства ВЧШГ и на хладостойкость в частности.

Список литературы

1. Косячков В.А. Чугун с шаровидным графитом. Появление и развитие // Литейное производство. 1996. №2. С. 4-5.

2. Волощенко М.В. Области применения высокопрочного чугуна // Литейное производство. 1998. №12. С. 16-20.

3. Гуляев А.П. Металловедение. М.: Металлургия, 1986. 544 с.

4. Тимофеев A.M., Леушин И.О., Зиновьев Ю.А. К исследованию вязкого разрушения высокопрочного чугуна // Материалы X Междунар. молодежной науч.-техн. конференции «Будущее технической науки». Н.Новгород, 2011. С. 259.

5. Тимофеев A.M., Леушин И.О., Зиновьев Ю.А. Повышение физико-механических свойств высокопрочного чугуна посредством микролегирования бором // Материалы X съезда литейщиков России. Казань: Изд-во «Вертолет», 2011. С. 153-155.

6. Технология внутриформенного модифицирования высокопрочных чугунов / Леках С.Н., Бестужев Н.И., Шмидт В.И., Хорош-ко И.В. Минск. 1990.

7. Винаров С.М. Бор, кальций, ниобий и цирконий в чугуне и стали. М.: Металлургиздат, 1961. 460 с.

8. Лякишев Н.П., Плинер Ю.Л., Лаппо С.И. Борсодержащие стали и сплавы. М.: Металлургия, 1986. 192 с.

УДК 669.1

К.Н. Вдовин, A.A. Зайцева, В.Ю. Андреева

ФГБОУВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ВАЛКОВ, ИЗГОТОВЛЯЕМЫХ В ЗАО «МРК» ДЛЯ СТАНОВ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ ОАО «ММК»*

ОАО «ММК» - одно из ведущих металлургических предприятий России, сбытовую и производственную деятельность которого в основном характеризует такое направление продукции, как прокат. Большую часть выручки ОАО «ММК» (ММК) формирует плоский прокат - 58%: на внутреннем рынке России преобладающую долю в продажах занимает листовой горячекатаный прокат - 46%; на экспортных направлениях наибольшая доля продаж ММК - это горячекатаный листовой прокат - 64%.

Среди множества факторов, влияющих на качество производимого ММК проката (качество заготовок прокатываемого металла, условия работы прокатного оборудования и т.д.), немаловажное место занимают прокатные валки. Основное их назначение - получение качественной продукции путем пластической деформации прокатываемого металла и восприятие усилия прокатки, возникающего при этом [1].

Износ валков является важным технологическим фактором, который влияет на работу стана, качество поверхности и геометрию прокатываемых изделий [2].

* Работа выполняется в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (гос. контр. № 02.740.11.0509).

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Леушин И. О., Тимофеев А. М., Зиновьев Ю. А.

Текст научной работы на тему «Внутриформенное модифицирование высокопрочного чугуна магнийсодержащим модификатором с добавлением бора»