Что будет, если неправильно использовать сфероидизатор? 

Дефекты литья, такие как включения, пористость, трещины (включая газовые поры, усадочные раковины, трещины, холодные спаи и т.д.), часто влияют на механические, физические и химические свойства, а также на обрабатываемость отливок, определяя их качество. Отливки из высокопрочного чугуна могут иметь практически все дефекты литья, но из-за особенностей их производства, кристаллизации, литейных свойств и отличий от других литейных сплавов, высокопрочный чугун часто имеет некоторые специфические дефекты.

Так какие же дефекты отливок из высокопрочного чугуна связаны со сфероидизатором, или, иными словами, какие дефекты отливок из высокопрочного чугуна вызваны факторами, связанными со сфероидизатором?

Исследования, представленные в данной статье, показывают, что практически все дефекты отливок из высокопрочного чугуна связаны со сфероидизатором. Это в основном проявляется в следующих аспектах:

(1) Деформация сфероидного графита: появляются нерегулярные структуры графита, такие как бугристые, головастикообразные, червеобразные, угловатые или другие не сферические формы. Это происходит, когда локальная структура и скорость роста кристаллов отклоняются от нормальных принципов роста во время радиального расширения сфероидного графита.Когда остаточные элементы, вызывающие узелкообразование в отливках, превышают соответствующие уровни, например, чрезмерно высокое содержание остаточного магния, превышающее минимальное количество, необходимое для поддержания сфероидизации графита, это также нарушает условия кристаллизации графита, легко приводя к образованию графита в форме головастиков. И наоборот, повышенное содержание остаточных редкоземельных элементов в расплавленном железе с высоким содержанием углерода легко приводит к образованию чешуйчатого графита, с концентрированными областями таких чешуек, обычно называемых «серыми пятнами».Появление червеобразного графита, напротив, возникает из-за недостаточного количества остаточных элементов, способствующих образованию узелков, или из-за присутствия титана и алюминия, превышающего допустимые пределы.

(2) Плавание графита: в толстостенных отливках из высокопрочного чугуна с гиперэвтектическим составом в верхней части места заливки часто образуется зона с высоким содержанием графита, известная как явление «начального и конечного плавания». Это происходит из-за разницы в плотности графита и расплавленного чугуна, когда графит, непосредственно выпавший из гиперэвтектического чугуна, поднимается вверх.Степень плавания графита коррелирует с такими факторами, как углеродный эквивалент, тип и остаточное количество элементов, вызывающих углеродистость, время затвердевания отливки и температура заливки. Магний увеличивает эвтектическое содержание углерода в высокопрочном чугуне. Для расплавленного железа с идентичным углеродным эквивалентом повышение остаточного содержания магния уменьшает плавание графита. Однако чрезмерно высокий уровень остаточных редкоземельных элементов способствует образованию чешуйчатого графита.

(3) Обратная отбеленная зона:Обычно в чугунных отливках отбеленная структура образуется в поверхностном слое, на острых кромках и в местах литейных швов, где охлаждение происходит быстрее. Дефект обратной отбеленной зоны, напротив, проявляется в центральной части сечения средней толщины и в тепловых узлах отливки, где возникает карбидная фаза. Избыток сфероидизирующих элементов способствует возникновению этого дефекта, при этом редкоземельные элементы оказывают более сильное влияние, чем магний. В целом они увеличивают степень переохлаждения при формировании структуры сфероидического чугуна.

(4) Подкожные поры:Подкожные поры в основном содержат водород, а также небольшое количество оксида углерода и азота. При избыточном содержании остаточного магния также усиливается склонность к поглощению водорода из влажных форм, что увеличивает вероятность образования подкожных пор. Кроме того, длительное выдерживание сфероидизирующего расплава также может увеличить количество пор.

(5) Усадочные поры и рыхлость:Усадочные поры часто появляются в последних местах затвердевания отливки (в узлах повышенного нагрева, в местах соединения стояка с отливкой, во внутренних углах или в местах соединения литниковых каналов с отливкой) и представляют собой полости, скрытые внутри отливки или сообщающиеся с поверхностью. Усадочная рыхлость, макроскопическая, проявляется в узлах повышенного нагрева в виде мелких усадочных полостей, которые в основном взаимосвязаны между собой. Что касается сфероидизирующих элементов, следует контролировать, чтобы остаточный магний и редкоземельные элементы не были слишком высокими, так как это даёт очевидный эффект для уменьшения как макроскопической, так и микроскопической усадочной рыхлости, причём склонность к усадочной рыхлости почти прямо пропорциональна содержанию сфероидизирующих элементов.

(6) Чёрный шлак:Обычно он возникает в верхней части отливки (в положении заливки) и в основном подразделяется на кусковой, верёвкообразный и мелкий чёрный шлак. Основным компонентом чёрного шлака является силикат магния, который образуется в результате реакции MgO и SiO2 в чугуне и зависит от их относительного содержания. Поэтому одной из мер по контролю чёрного шлака является уменьшение остаточного содержания магния (при добавлении магния 0,15% общее количество шлака составляет около 0,1% от веса чугуна), в то время как остаточные редкоземельные элементы, обладая сильным сродством к кислороду, дают очевидный эффект в уменьшении чёрного шлака.  (7) Деградация сфероидизации:Это происходит из-за длительного выдерживания сфероидизированного чугуна, постепенного уменьшения остаточного магния, своевременного удаления шлака, а также возвращения серы в чугун, что приводит к уменьшению или даже исчезновению графита в затвердевшей структуре, и его деградации в графит неправильной формы, червеобразный или пластинчатый. Такая деградация сфероидизации связана с относительно низким содержанием редкоземельных элементов в сфероидизаторе или с недостаточным количеством его добавления, но простое увеличение дозировки также крайне нежелательно, так как при высоком остаточном содержании магния увеличивается количество шлака и цементита, а в толстых сечениях это также приводит к превращению сфероидального графита в графит в форме головастиков. Производственная практика показывает: низкое содержание серы в исходном чугуне является наиболее эффективным средством для предотвращения деградации сфероидизации.

Включая и другие дефекты отливок из высокопрочного чугуна, почти все они связаны с составом и количеством добавляемого сфероидизатора, а также с операциями сфероидизирующей обработки, однако мы не должны рассчитывать, что сфероидизатор решит многие проблемы, тем более все проблемы, поскольку действие сфероидизирующих элементов и количество добавляемого сфероидизатора имеют как преимущества, так и недостатки. Сфероидизатор является лишь одним из очень важных факторов в системе контроля стабильного производства высокопрочного чугуна, и только в сочетании с другими сопутствующими мерами можно обеспечить стабильную сфероидизирующую обработку.