Obrabotka Metallov 2012 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (57) 2012 73 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Т а б л и ц а 1 Химический состав чугуна марки СЧ25 без модификатора Химический элемент Содержание элемента, масс.% Химический элемент Содержание элемента, масс.% Fe 49,91 Cu 0,06 C 29,78 Al 0,05 O 17,28 Ni 0,04 Si 1,73 Ca 0,03 Na 0,26 K 0,02 Mn 0,25 Ti 0,02 Cr 0,18 V 0,02 P 0,14 As 0,004 S 0,14 Nb 0,001 Cl 0,10 – – (г. Красноярск). Образцы находились в трех со- стояниях: Ч-1 – без добавления модифицирую- щей смеси; Ч-2 – после введения МС, восстано- витель криолит (Na 3 AlF 6 ); Ч-3 – после введения модифицирующей смеси, восстановитель кар- бид кальция (CaC 2 ). Химический состав иссле- дуемого чугуна марки СЧ 25 приведен в табл. 1. В качестве модификатора использовали смесь, состоящую из нанодисперсных оксидов циркония, титана, ниобия, гафния, ванадия, тантала; ультрадисперсных порошков оксидов меди и алюминия; восстановителя (Na 3 AlF 6 или CaC 2 ) [4]. Порошок модификатора в количестве 0,2...0,3 масс. % вводили в виде брикетов под струю металла во время разливки. Для изучения элементного и фазового соста- ва и структурного состояния в работе исполь- зовались рентгенофлуоресцентный анализ, рентгенофазовый анализ (РФА) и растровая электронная микроскопия (РЭМ). Проведено качественное сравнение трех состояний чугуна, определена микроструктура и локализация фос- фидной эвтектики [5]. Исследования методом рентгенофлуоресцентного анализа проводили на рентгенофлуоресцентном анализаторе метал- лов Альфа-8000 LZX (ЦКП ТГУ, г. Томск) при напряжении 40 кВ и анодном токе 95 мА, с шагом 8 град/мин. Был определен элементный состав и проведен количественный анализ чугуна марки СЧ25 без введения и после введения модифицирующей смеси. Исследования рентгенофазового анализа (РФА) проводили на рентгеновском дифрак- тометре Shimadzu XRD6000 (ЦКП ТГУ, г. Томск) при напряжении 40 кВ и анодном токе 30 мА, с применением CuK α -излучения (λ=1,5418 Å). Для расшифровки использовали базу данных PDF-4 (ICSD). Параметры кристаллической решетки и ОКР рассчитывали по формулам для расчета межплоскостных расстояний и формуле Шеррера. В исследованиях методом растровой электронной микроскопии (РЭМ) был использо- ван растровый электронный микроскоп Carl Zeiss EVO50 XVP (НОЦ «Нанотехнологии» НГТУ, г. Новосибирск) сфункциейкартирования и определения химического анализа. Иденти- фикация фаз проводилась с помощью баз данных кристаллографической информации ICSD. Результаты и их обсуждение Чугун марки СЧ25 без добавления моди- фицирующей смеси. Анализ, проведенный мето- дом РФА, показал, что в образцах чугуна марки СЧ25 без модифицирующей смеси присутствуют 3фазы: α-Fe, Fe 2 Si и графитС (рис. 1, табл. 2). Фаза α-Fe является основной фазой в сплаве, объемная доля которой составляет 94,4 %. Твердый раствор α-Fe имеет объемноцентрированную кубическую кристаллическую решетку с параметром а = = 2,8613 нм (табл. 2). Расчетный параметр кристаллической решетки фазы α-Fe оказался несколько меньше литературных данных (табл. 2) [6, 7]. Второй является фаза, которая представляет собой Fe 2 Si и имеет ОЦГ кристаллическую решетку ( а = 3,9746 и с = 4,9890 нм) (см. табл. 2). Объемная доля фазы составляет 2,8 %. Расчетные параметры кристаллической структуры Fe 2 Si имеют меньшее значение в сравнении с лите- ратурными данными (см. табл. 2) [6, 7].