Модифицирование чугуна
Модифицирование чугуна
Модифицирование чугуна магнием в производстве чугуна с шаровидным графитом пока не имеет однозначного теоретического объяснения. Существуют две основные гипотезы:
1. Магний не принимает непосредственного участия в возникновении и росте графитовых включений, но изменяет условия их формирования, косвенно увеличивая переохлаждение, изменяя поверхностное натяжение, скорость диффузии углерода, вызывая десульфуризацию и дегазацию металла и т.д. Шаровидная форма кристаллов графита объясняется поверхностными явлениями, связанными с концентрацией магния по границам зерен. Данная гипотеза считается предпочтительной.
2. Магний принимает непосредственное участие в возникновении и росте графитовых включений путем образования химических соединений или растворов с углеродом и кремнием, химических соединений с окислами углерода, образования и последующего разложения карбидов,
Модифицированный чугун с шаровидным графитом имеет определенное сходство с модифицированным силумином. В частности имеется сходство по следующим показателям:
- ускоренное охлаждение приводит к получению шаровидного графита;
- теплопроводность железа выше, чем теплопроводность графита, а теплота плавления ниже; по этим характеристикам железо и углерод подобны алюминию и кремнию в силуминах;
- температура затвердевания модифицированного чугуна ниже, чем обычного чугуна того же состава (заметная склонность к переохлаждению).
Магний и церий в чугуне образуют адсорбционные пленки на кристаллических зародышах, уменьшая тем самым отношение скорости диффузии атомов углерода vy к скорости роста кристаллов vk. При vy/vk < 1 образуется шаровидный графит; при vy/vk > 1 - пластинчатый графит. Отсюда следует, что для получения шаровидного графита необходимо понижение скорости диффузии атомов углерода либо повышение скорости кристаллизации.
Таким образом, в основе формирования шаровидного графита лежит возникновение адсорбционного слоя магния. Повышение переохлаждения при модифицировании чугуна магнием или церием предположительно связывают с увеличением вязкости модифицированного расплава (аналогично силумину). Полагают, что эффект переохлаждения не играет существенной роли при модифицировании.
|