2. Описать технологию приготовления чугуна кч30-6, более подробно описать: а) шихтовые материалы; б) модифицирование; в) отжиг белого чугуна на ковкий (график)
Технология получения КЧ состоит из двух основных этапов получения отливок из белого чугуна и графитизирующего отжига.
Шихтовые материалы. Состав шихты для получения КЧ рассчитывается таким образом, чтобы в жидком чугуне было 2,3-3 % С и 0,9-1,6 % Si. Конкретное содержание углерода и кремния определяется в зависимости от требуемых свойств, т.е. марки КЧ и толщины стенки отливки с учетом условий ее охлаждения
Плавка КЧ обычно ведется дуплекс-процессом сочетанием дуговой печи с индукционной. В этом случае химический состав чугуна в печи ожидания мало изменяется, его свойства более стабильны.
В шихте применяют возврат и стальные отходы. В печь ожидания металл с температурой 1550-1570 °С, имеющий химический состав (в %): 2,8-2,9 С, 1,1-1,2 Si, 0,3-0,35 Mn, < 006S и Р, 0,05 Cr, < 0,15 Ni и Cu.После перелива в индукционную печь удаляют шлак с поверхности расплава и вводят кусок электродного боя 8-12 кг. Электродный бой, контактируя с металлом при высокой температуре уменьшает угар кремния и марганца за счет гетерогенного восстановления твердым углеродом и компенсирует угар углерода за счет его растворения из электродного боя. Чугун на выпуске из печи ожидания дол иметь температуру 1520 °С. В ковш вводят пакеты с присадками-модификаторами: в жидкий чугун на выпуске вводят 0,01 % висмута и 0,0056 % ферробора. Эти добавки вводят с целью сокращения длительности цикла отжига.
Наилучшими добавками, позволяющими получать толстостенные отливки с белым изломом и значительно сократить длительность отжига, являются одновременные присадки 0,02-0,0004 % Вi, 0,01-0,02 % Al, 0,002-0,004 % В. Известны также добавки, содержащие Те и Cu; Te и S; Те и Н2; Те и Pb; Те, В и Al; Те, Вi, Cu и Al. Дозировка элементов 0,0001-0,005 % для Те, Bi и 0,01- 0,03 % для Al.
Второй этап получения КЧ – графитизирующий отжиг осуществляется в специальных печах и длится 30-40 ч.
Типовой режим отжига отливок на ФКЧ состоит из пяти стадий (рис.1).
Рис.1. Типовой режим отжига отливок из белого чугуна на ферритный ковкий чугун
1. Нагрев до 930-970 °С. В процессе нагрева в структуре БЧ возникают центры графитизации, количество которых влияет на продолжительность первой стадии графитизации. Оптимальным количеством центров для обеспечения необходимой скорости процесса считают примерно 80-120 центров на 1 мм. При количестве центров менее 15 на 1 мм, что может быть вызвано слишком быстрым нагревом или другими причинами, замедляется графитизация. При ускоренном нагреве садки возможно образование трещин в сложных по конфигурации отливках. Обычно время нагрева до температуры графитизации при ускоренном режиме не менее 3-5 ч.
В отдельных случаях для увеличения числа центров графитизации в интервале температур 300-600 °С осуществляют низкотемпературную остановку (НТО) в течение 2-4 ч или медленно повышают температуру со скоростью не более 50-100 °С/ч.
2. Выдержка изделий при Тmax = 930-970 °С до полного завершения первой стадии графитизации. Температурный интервал и длительность выдержки зависят от химического состава (содержания углерода и кремния), площади сечения и массы отливок.
Понижение температуры выдержки увеличивает продолжительность процесса, повышение – способствует короблению отливок и ухудшению формы графита в структуре. Время выдержки 6-12 ч.
3. Охлаждение до Т 760 °С со скоростью, зависящей от типа термической установки. В камерных (колпаковых) печах, где садка может достигать большой массы, длительность охлаждения составляет 3-4 ч. Охлаждение осуществляется холодным воздухом, продуваемым через радиационные трубы.
В методических проходных печах размеры садки (горшка) сравнительно невелики и охлаждение с 950 до 760 °С осуществляется за 10-30 мин.
4. Медленное контролируемое охлаждение со скоростью не более 5 °С через весь интервал критических температур до 7 °С, что является необходимым условием для распада аустенита на феррит, минуя перлитное превращение, т.е. вторая стадия графитизации. Длительность процесса 8-15 ч.
5. Охлаждение с печью до 650-550 °С в течение 3-5 ч с последующей выгрузкой отливок на воздух.