CC BY
18
УДК 620.186.1: 669.187.56
Канд. техн. наук В. Г. 1ванов, канд. техн. наук С. М. Парахневич Запорiзький нацюнальний технiчний унiверситет, м. Запорiжжя
ВПЛИВ ЕЛЕКТРОШЛАКОВОГО ПЕРЕПЛАВЛЕННЯ НА МОРФОЛОГ1Ю ГРАФ1ТНО1 ФАЗИ В С1РИХ ЧАВУНАХ
Представлено дат щодо впливу електрошлакового переплавлення на морфологiю графiтних вкраплень пластинчато'1 та кулясто'1 форми. Встановлено, що швидка кристалiзацiя чавуну в мiдному кристалiзаторi унеможливлюе видiлення грубих включень графiту, подрiбнюe його та сприяе кристалгзацИ цементиту.
Ключовi слова: електрошлакове переплавлення, чавун, форма вкраплень графiту.
Вступ
Прогресивним процесом покращення фiзико-ме-хашчних та службових характеристик литих виробiв е електрошлакове переплавлення (ЕШП) або електрош-лакова обробка, яка дае можливють значно очистити метал ввд шквдливих домшок i газiв та тдвищити влас-тивостi. Крiм того, електрошлакове наплавлення з ус-пiхом використовуеться для отримання бiметалевих заготовок або при вщновлювально-ремонтних роботах у металурги, ковальсько-штампувальному вироб-ництвi, автомобiльному, нафтовому та енергетично-му машинобудуваннi. У чавунних виливках графина фаза найбшьшою мiрою визначае властивостi. Тому дослщження впливу електрошлаково! обробки на характер, розмiри та розподiлення графиових включень у чавунi е актуальним.
Постановка задачi
Внаслiдок того, що чавун залишаеться одним з най-розповсюдженiшим конструкцiйних матерiалiв, а ви-робництво чавуну з кулястим графиом мае стiйку тен-денцш до розширення обсягiв виробництва мало знач-ний iнтерес встановити вплив електрошлакового переплавлення на змшу морфологи графиних включень пластинчато! та кулясто! форми.
Огляд лiтератури
Електрошлакове оброблення чавуну використовуеть-ся значно рвдше шж сталi, але теж досить добре вивчено [1-5]. У роботах Н. Г. Гиршовича, К. I. Ващенка, В. С. Шу-мiхiна, Б. I. Медовара та ш. описанi результати впливу електрошлакового оброблення на властивостi чавунiв. Покрашення властивостей пов'язують з очищенням ме-талу вщ шидливих домшок (фосфору, сiрки та ш.) та газiв, а також подрiбненням структурних складових. Значно менше придiлялося уваги змш морфологи графино! фази та можливоси керування нею при електрошлаковому оброблет чи переплавленнi.
У наш час суттево змiнюються умови плавки та си-ровинна база чавунiв, а також зростае середа викорис-
тання бiметалевих виливк1в та навiть композитних матер-iалiв, де чавунам выводиться також значна роль. Тому вивчення впливу електрошлакового переплавлення на морфологш графино! фази дозволить створити умови для керування нею з метою реалiзацi! максимальною мiрою всiх позитивних властивостей чавунiв.
Матерiали i методи
У цш роботi наведено вплив електрошлаково! обробки на структуру чавушв та морфологш графиово! фази. Використовувалися чавуни однакового заевтек-тичного складу з пластинчатою та кулястою формою. Заевтектичний склад вибирався з метою забезпечення при крист^зацп графiтно! фази як провщно!.
Попередньо в iндукцiйнiй печi виплавляли чавун на-ступного складу (мас. частка, %): 3,72 С; 3,87 81; 0,3 Мп; 0,038 Р; 0,081 8. Для отримання кулястого граф-iту метал у ковшi обробляли нiкель-магнiевою лтату-рою (15 % М^ 0,6 % Се) у юлькосп 0,5 % та феросилщем ФС 65 у шлькосп 1,0 %. Вмiст сiрки у високомщному чавунi знизився до 0,019 %.
У график виливницi з внутрштм дiаметром 60 мм заливали цилiндричнi заготовки пiд штанги для ЕШП. Шдготовлеш заготовки крiпили до сталевих штанг за допомогою шпильок та зварювання.
Експерименти
Електрошлакове переплавлення здшснювали на ус-тановщ А550У-02 в м1дному кристалiзаторi дiаметром 100 мм п1д стандартним флюсом АНФ-29. Злитки пiсля переплавлення розрiзали на зразки та пiддавали мета-лографiчному дослiдженню.
Результати
Включения графиу в сiрому чавунi характеризува-лися прямолшшною пластинчатою формою з рiвномi-рним розподiленням, довжина включень графиу ста-новила 90-120 мкм, кшьюсть графiту 12 %. Кiлькiсть перлиту становила 20 %. У високомщному чавут включення
© В. Г. 1ванов, е. М. Парахневич, 2015
1607-6885 Нов1 матер1али г технологи в металурги та машинобудуванн1 №1, 2015
графпу були кулясто! неправильно! форми, рiвномiр-но розподiленi, д1аметр включень становив 35-65 мкм, к1льк1сть графпу 12 %. Структура металево! основи мютила ферит (бiля 55 %) та ледебурит. Початкова структура наведена на рис. 1 а, б.
Шсля електрошлакового переплавлення морфоло-гiя графпно! фази суттево змiнюeться. Значно под-рiбнюються графiтовi включення, фосфiдна евтекти-ка, подавляеться «спадковють» структури чушкового чавуну. Розподiл графiтових включень у арому ча-вунi стае мiждендритним точковим або пластинчас-тим. Крiм того, спостертаеться також графiт компакт -но! форми. Структура металево! основи стае дедрито-подiбною, строго орiентовною за фронтом кристалiзацil. Перлiтнi дiлянки подрiбнюються та ста-ють бiльш дисперсними. Спостер^аються також грубi включення цементиту (рис. 1, в, г).
Аналопчна тенденщя спостерiгаеться у високомщ-ному чавунi. Кулясп включення графпу також подабню-ються, структура стае дендритною. Спостерiгаеться перетворення кулясто! форми включень графпу на вер-микулярну дисперсну форму (рис. 2, б).
Обговорення
Таш змiни морфологи графино! фази та структури е результатом впливу теплових факторiв електрош-
лакового переплавлення. Швидка кристалiзацiя чавуну в мщному кристалiзаторi унеможливлюе видшен-ня грубих включень графiту i сприяе кристалiзацi! цементиту.
Уповiльнення кристалiзацi! чавуну за рахунок шдбо-ру складу шлаку, теплового режиму плавки та додатко-вого модифшування дозволить отримувати чавуннi злив-ки або наплавлення з дрiбним рiвномiрно розподше-ним графiтом компактно! або кулясто! форми, гарантуючи пiдвищенi властивосп та ресурс експлуа-тацi! литих виробiв.
Висновки
Показано, що електрошлакова обробка сiрого та високомiцного чавуну суттево змшюе морфологiю графiтно! фази, що е результатом впливу теплових фак-торiв процесу. Швидка кристалiзацiя чавуну в мщно-му кристалiзаторi унеможливлюе видiлення грубих включень графпу i сприяе кристалiзацi! цементиту. Уповшьнення кристалiзацi! чавуну за рахунок тдбору складу шлаку, теплового режиму плавки та додатково-го модифiкування дозволить отримувати чавунт злив-ки або наплавлення з дрiбним рiвномiрно розподше-ним графпом компактно! або кулясто! форми, гарантуючи шдвищеш властивостi та ресурс експлуатацп литих виробiв.
\ N4'. ¿У*--' - V->
* • о. ЙЯХ: - V \ / ■ I
Рис. 1. Структура арого чавуну до та июля ЕШП: а, в - граф1тов1 включення; б, г - структура металево! основи (оброблено шталем)
а
■Л
. It
г
# * А ■■ , 'л Л
4 , * » ^ ' t +* У Щ
' V 1 0> ** '* * t « * : 0 Я *
ч
5 His * * 9
v'1
, 4 .И* v -i^v:
^ iw -J,
S в _
* i
V,
t 6 gp * $ , - • ' Ж [100 цт| /
л . ( "f
J ■ ^100 Him |
Рис. 2. Графiтовi включення до (а) та тсля ЕШП (б)
а
б
Список лггератури
1. Электрошлаковый металл / Под ред. Б. Е. Патона, Б. И. Медовара. - К. : Наук. думка, 1981. - 680 с.
2. Кусков Ю. М. Электрошлаковая наплавка: достижения и перспективы (обзор) / Ю. М. Кусков // Сварочное производство. - 1999. - № 10. - С. 32-36.
3. Электрошлаковая технология восстановления сталераз-ливочных изложниц / [М. И. Гасик, В. К. Цебратенко, Ю. П. Худик и др.] // Проб. спец. металлургии. - 1987. -№ 1. - С. 5-7.
4. Медовар Л. Б. О прокатных валках будущего и электрошлаковых технологиях их изготовления / Л. Б. Медовар // Современная электрометаллургия. - 2003. - № 3. -С. 9-12.
Одержано 09.03.2015
Иванов В.Г., Парахневич Е.Н. Влияние электрошлакового переплава на морфологию графитной фазы в серых чугунах
Представлены данные по влиянию электрошлакового переплава на морфологию графитных включений пластинчатой и шаровидной формы. Установлено, что быстрая кристаллизация чугуна в медном кристаллизаторе устраняет выделение крупных включений графита, измельчает его и способствует кристаллизации цементита.
Ключевые слова: электрошлаковый переплав, чугун, форма включений графита.
Ivanov V., Parahnevich E. Effect of electroslag remelting on graphite phase morphology in grey cast iron
The data of the electroslag remelting effect on morphology graphite inclusions with lamellar and spherical shape was presented. Rapid crystallization of cast iron in a copper mold eliminates the precipitating of large graphite inclusions, leading to a grain refinement and promotes cementite crystallization were established.
Key words: electroslag remelting, cast iron, inclusion graphite shape.
ISSN 1607-6885 Новi матерiали i технологи в металургИ та машинобудуванш №1, 2015 45
