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

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 26 № 1 2024 196 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ характер зародышеобразования и локальной сегрегации, обусловленный химическим составом сплава, обработкой расплава и условиями литья, являются основными определяющими факторами. Взаимодействие между этими переменными может привести к появлению большого разнообразия форм графита, включая пластинчатую/ чешуйчатую (LG), уплотненную/вермикулярную (CG), сфероидальную/узловатую (SG) и другие формы графита (TG) [9, 10, 14, 15, 26–29], а также некоторые вырожденные морфологии, такие как остроконечный, взорванный или массивный графит (CHG). Несмотря на то что чугун с шаровидным графитом был открыт в конце 1930-х годов [8–12], механизм изменения формы графита остается невыясненным [8–21, 26–30]. Чугун с уплотненным графитом (CG) – это новый инженерный материал, содержащий графит червеобразной (вермикулярной) формы с закругленными краями в феррито-перлитной матрице. В иностранной литературе встречаются названия «уплотненный», «вермикулярный», «червеобразый» [22, 23, 25]. В отечественной литературе используется термин «вермикулярный» [24]. Промежуточная морфология графита (CG) обеспечила выгодное сочетание механических свойств ковкого чугуна и физических свойств серого чугуна. Цель настоящей работы: выявление формирования морфологической формы графита при введении комбинированного модификатора из отходов кремниевого производства. Для достижения этой цели были сформулированы следующие задачи: 1) провести исследования по оценке модифицирующего влияния комбинированного модификатора, полученного из отходов кремниевого производства, при выплавке серых чугунов; 2) определить влияние комбинированного модификатора на зарождение вермикулярного графита; 3) провести анализ эффектов сжатия/расширения в процессе кристаллизации чугуна при применении комбинированного модификатора. Методика эксперимента Экспериментальный чугун (типа СЧ15) выплавляли в электроиндукционной печи (15 кг, 8000 Гц) с использованием чугунного лома, FeSi и углеродистого материала. Нагретый до 1500 °С и выдержанный в печи 5 мин расплав выпускали в разливочный ковш при температуре 1480 °С и заливали в песчаную форму из фурановой смолы при температуре 1470 °С. Были изготовлены цилиндрические прутки диаметром 30 мм и высотой 100 мм. На дно полости формы добавляли комбинированный модификатор на основе диоксида и карбида кремния (добавка от 0,5 до 1,5 масс.%, размер зерна менее 1,0 мм). Исследования включали в себя определение химического состава чугуна, определение твердости образцов по методу Бринелля, испытание образцов на растяжение, исследование макро- и микроструктуры серого чугуна. Комбинированный модификатор получали из отходов пыли циклонов путем флотационной обработки [1, 7, 32, 33]. Внешний вид модификатора показан на рис. 1, а состав кристаллической фазы – в табл. 1 и на рис. 2. Компактирование модификатора осуществляли из полученных механических смесей либо таблетированием с использованием пресса, либо получали продукт, глобулированный вручную с использованием парафина. При анализе фактора формы выпуклости первоначально определяется разница между реальным и выпуклым периметром частиц графита и затем полученное значение делится на отношение квадратного корня из выпуклого периметра к реальному периметру измеряемой частицы. Коэффициент формы округлости обычно используется для определения различных морфологий графита в чугуне, от пластинчатого до вермикулярного и шаровидного графита, включая различные подклассы для каждого типа графита. Коэффициент формы округлости графита (RSF) считается (согласно международному стандарту ISO 945-4:2019) характеристикой репрезентативной морфологии графита в чугунах. Международный стандарт ISO 16112:2017 «Чугун с уплотненным (вермикулярным) графитом. Классификация» [25] определяет некоторые морфологии графита, которые могут присутствовать в этом типе чугуна. В данном стандарте с помощью RSF шаровидный графит (ISO форма VI) определялся с использованием RSF = 0,625–1,0, с промежуточными формами графита (ISO формы IV и V) с RSF = 0,525–0,625 и вермикулярным графитом (ISO форма III) с RSF < 0,525. В нашем случае коэффициент формы округлости графита (RSF) находился в диапазоне 0,425–0,519.

RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1