Получение высокопрочного чугуна

Так как рост производства отливок из ВЧШГ обусловлен исключительно благоприятным сочетанием физико-механических, эксплуатационных и механических свойств этого материала, а также экономическими соображениями, объём производства и потребления отливок из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом непрерывно увеличивается.Получение в структуре чугуна шаровидной формы графита основано на раздельной или совместной обработке жидкого чугуна магнием, РЗМ, кальцием и другими присадками, содержащими в том или ином количестве указанные (сфероидизирующие графит) вещества, присадками.Наиболее распространённым в мировой практике способом получения высокопрочного чугуна является магниевый процесс, основанный на введении в расплав металлического магния, магниевых лигатур и комплексных модификаторов, содержащих магний.  Шаровидный графит в наиболее низкой степени ослабляет металлическую матрицу, что приводит к мгновенному повышению механических свойств чугуна с чисто перлитной или бейнитной структурой, приближая их свойства к свойствам углеродистых сталей.

В высокопрочных чугунах содержание углерода около 3-3,6 %. Если взять в качестве модификатора магний (до 0,5% от массы отливки), который вводят перед разливкой в жидкий чугун, то выделяющийся графит приобретает шаровидную форму.Механические свойства чугуна в результате этого улучшаются: сильно повышается его пластичность и заметно увеличивается прочность.Большая доля магния в газообразном состоянии удаляется из жидкого металла и лишь небольшая часть (около 0,05%) усваивается чугуном. При чисто ферритной матрице (в термообработанном или литом состоянии) обеспечивается улучшенный уровень пластичности. Высокопрочный Чугун имеет хорошие литейные и технологические свойства (линейная усадка, жидкотекучесть, обрабатываемость резанием), однако по значению сосредоточенной объёмной усадки приближается к стали. Данный чугун применяется для замены стальных кованых и литых деталей (коленчатые валы двигателей, компрессоров и тому подобное), а также деталей из обычного или ковкого серого чугуна.

Высокопрочные чугуны, которые имеют примеси так называемого вермикулярного графита (при рассмотрении в оптическом микроскопе — утолщённые изогнутые пластины со скруглёнными краями), по свойствам имеют промежуточное положение между чугуном с шаровидным и чугуном с пластинчатым графитом.По теории и практике применения высокопрочного чугуна при изготовлении отливок опубликовано очень большое количество работ, как нашими, так и зарубежными учёными. Равно как и по исследованию механизмов получения высокопрочных чугунов.Несмотря на обилие трудов на эту тему, до сих пор дискуссионными остаются такие важные вопросы, как оптимальный состав модификатора, условия и технологии модифицирования, механизм образования графита, режимы термообработки и другие.

Металлообработка высокопрочного чугуна

Чугуны с шаровидной формой графита имеют более высокие механические свойства по сравнению с другими чугунами. Высокопрочные чугуны близки по свойствам к литой углеродистой стали, но обладают лучшими литейными свойствами, хорошо обрабатываются резаньем, сохраняют высокую износостойкость.Для повышения пластичности и вязкости отливки из высокопрочного чугуна подвергают термической обработке: отжигу, нормализации, закалке и отпуску. Одновременно с повышением пластичности при температурной обработке снижаются остаточные напряжения в отливках, что повышает их работоспособность.