Производство отливок из чугуна
СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛ 2.1.3

Роль и задачи внепечной обработки чугуна

Легирование чугуна

Процесс легирования чугуна предполагает введение в расплав определенных компонентов, максимальный эффект от которых достигается при достижении термодинамического равновесия, то есть, полного растворения, сопровождающегося увеличением до максимального уровня энтропии системы. Следовательно, легирование металла необходимо осуществлять на ранних этапах литейной технологии (в плавильной печи или ковше).

Процесс легирования чугунов в целом аналогичен процессу легирования сталей. Однако легирование чугунов усложняется тем, что каждый легирующий элемент необходимо рассматривать применительно к его графитизирующему или отбеливающему действию. В практике производства чугунного литья в качестве легирующих элементов используют Cr, Ni, Ti, V, W, Mg, Cu, Mn, Si, Al и ряд других. Помимо этого, в силу сравнительно низкой температуры разливки чугуна, существуют значительные трудности с растворением легирующих сплавов, имеющих температуру плавления выше, чем температура чугуна в ковше.

Легирующие элементы могут образовывать самостоятельные фазы в виде различных соединений, изменять количественное соотношение феррита и аустенита, упрочнять их и воздействовать в той или иной мере на результаты эвтектоидного превращения. При этом легирующий элемент, как правило, оказывает влияние на все процессы структурообразования, но не в одинаковой степени.

Наиболее эффективным является комплексное легирование, при котором в состав чугуна вводят несколько легирующих элементов. Между тем, легированные чугуны, особенно с высоким содержанием легирующих элементов, склонны к образованию литейных дефектов в большей мере, чем нелегированные конструкционные. Поскольку чугуны являются высокоуглеродистыми сплавами, для которых характерно образование при первичной кристаллизации графита и цементита, то все легирующие элементы следует классифицировать по способности к карбидо - и графитообразованию.

По сравнению с внепечной обработкой в ковше введение легирующих элементов в состав шихты обеспечивает меньшую степень неравномерности в распределении присадки по объему расплава. Плавку легированных чугунов целесообразно проводить в электрических и индукционных печах, где значительно ниже потери легирующих элементов на окисление и обеспечивается достаточно высокий и регламентированный по режиму перегрев чугуна. В первую очередь это относится к средне- и высоколегированным сплавам. Вероятно, применение внепечной обработки для легирования чугунов целесообразно в случае использования легкоплавких лигатур, а также при корректировке химического состава чугуна после его легирования в плавильной печи.

СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛ 2.1.3

СТАТЬИ

ПОПУЛЯРНОЕ

КОНФЕРЕНЦИИ

КНИГИ