Чугун с вермикулярным графитом ЧВГ доц Сироткин С

Чугун с вермикулярным графитом (ЧВГ) доц. Сироткин С. А. чвг

Содержание лекционного материала 1. 2. 3. 4. Основные характеристики, марки и свойства чугуна с вермикулярным графитом. Процесс обработки чугуна в жидком состоянии для получения ЧВГ. Современные способы модифицирования. Составы сфероидизирующих модификаторов для получения ЧВГ чвг 2

Применение ЧВГ n Чугун с вермикулярным (компактным) графитом (ЧВГ) известен уже много лет. Однако, только с недавних пор он стал серьезно рассматриваться как высокотехнологичный материал. Сегодня использование данного материала постепенно становятся более популярным при производстве тормозных дисков и барабанов, головок блоков цилиндров и различных компонентов гидравлических систем. чвг 3

Продолжение n n По литейным свойствам, демпфирующей способности и теплопроводности близок к ЧПГ, а по уровню механических свойств – к отдельным маркам ЧШГ. Сочетание таких свойств позволяет использовать его взамен серого чугуна для ответственных деталей, особенно для деталей, работающих в условиях теплосмен при значительном перепаде температур, и испытывающих большие термоциклические нагрузки чвг 4

Продолжение (свойства ЧВГ) Чувствительность к толщине стенки в 2 раза меньше, чем у ЧШГ; n Хорошая жидкотекучесть; n Усадка компенсируется предусадочным расширением (1 %), т. е. можно без серьезных затрат переходить от технологии СЧ к ВЧГ. n чвг 5

Способы производства ЧВГ известен уже много лет, однако, только в настоящее время отливки из ЧВГ начинают занимать своё место в массовом производстве. n Существует три принципиальных способа производства ЧВГ: 1. Обработка заниженной навеской магния с модификатором типа ФСМг, как правило; 2. Подавление формирования глобулярного графита и формирование его компактной формы за счет использования комбинации магний + титан; 3. Использование системы Mg/РЗМ (модификатор COMPACTMAG™). Для минимизации количества шлака, формирующегося в процессе обработки на ЧВГ, для уменьшения вероятности возникновения отбела и для повышения управляемости процесса модифицирования в целом не рекомендуется использовать базовый чугун с содержанием серы выше 0, 02 %. n чвг 6

Содержание серы в. ЧВГ n Критическим фактором при производстве ЧВГ является поддержание низкого уровня содержания серы в базовом чугуне. Избыточная сера будет реагировать с содержащимися в модификаторе магнием (Mg) и церием (Ce), что снизит эффект от Mg/РЗМ, следствием чего произойдет увеличение количества пластинчатого графита структуре. С другой стороны, если содержание серы очень мало, то металл, обработанный Mg/РЗМ, будет очень трудно откликаться на последующее графитизирующее модифицирование и будет склонен к формированию карбидов железа (отбелу), особенно в тонких сечениях чвг 7

Сравнение свойств СЧ, ВЧ и ЧВГ, полученного двумя способами обработки расплава: «магний + титан» и модификатором COMPACTMAG™. ЧВГ (обра ботан о ФСМг и титан ом) СЧ Свойство Предел текучести, МПа (ISO 100) ЧВГ ВЧ (обрабо тано модифи катором COMPA CTMAG ™) (ISO 400 -12) - 290 330 250 min. Предел прочности на разрыв, МПа 100 min. 365 380 400 min. Относительное удлинение, % ~ 0. 5 04. мах 5 15 min. чвг 8

Марки и механические свойства ЧВГ чвг 9

Структура ЧВГ чвг 10

Способы модифицирования, применяемые при получении ЧШГ n n Обработка расплава комплексными лигатурами; Обработка расплава РЗМ, позволяющая исключить пироэффект и дымовыделение при обработке расплава; Обработка Mg и РЗМ с помощью комплексных Fe. Si-Mg-Ca-Ce лигатур типа ФСМг; Недостаточное (по сравнению с получением ЧШГ) модифицирование магнием или передержка обработанного магнием расплава. чвг 11

Расход РЗМ-содержащих лигатур при производстве ЧШГ Формирование включений вермикулярного графита сопровождается процессом ферритизации матрицы, поэтому для получ. перлитной основы необходимо доп. Вводить элементы- перлитизаторы ( Cu, Ni, Mo, V и др. ) чвг 12

Составы сфероидизирующих модификаторов Лигатуры содержат наряду сосфероид. и десфериоризаторы Ti и Al. Эффект модифирования оценивают по виду излома клиновой пробы до заливки чугуна в форму чвг 13

Свойства ЧВГ n . Вермикулярная форма графита обеспечивает получение свойств, которые занимают промежуточное положение между серыми и высокопрочными чугунами. ЧВГ обладает более высокой прочностью по сравнению с СЧ, что позволяет производить отливки с более тонкими сечениями. Этот факт частично объясняет почему большинство отливок, производимых в настоящее время из ЧВГ, пришло из тех отраслей, где традиционно использовался СЧ. Общее представление о механических свойствах, которые можно получить в отливках из ЧВГ в сравнении с СЧ и ВЧ, отражено в таблице. чвг 14

Сравнение свойств чугунов Таблица: Сравнение механических свойств серых, высокопрочных и чугунов с вермикулярным графитом Прочность ВЧ [HB] [%] Перлитная 200 – 270 175 – 230 0 – 1 330 – 410 130 – 190 5 – 10 Перлитная 420 – 580 200 – 250 2 – 5 Ферритная ЧВГ [МПа] Ферритная СЧ Матрица Твердость Относительно е удлинение 400 – 600 140 – 200 15 – 25 Перлитная чвг 600 – 700 240 – 300 3 – 10 15

Модификаторы для. ЧВГ n n n Модификатор COMPACTMAG™ производится на основе ФС 45 и содержит 5 -6 % магния и 5. 5 -6. 5 % РЗМ. Сегодняшняя практика использования COMPACTMAG™ на ведущих литейных предприятиях за рубежом показывает, что хорошие структуры ЧВГ можно получать при навеске в 0. 3 -0. 4 % вес, причём, как при ковшевых обработках, так и при внутриформенном модифицировании. Так, при обработке расплава магнием и титаном навеска представленных на рынке обычных марок ФСМг может составлять порядка 1 -2 %. Используя альтернативный вариант заниженной навески ФСМг (без применения титана), этот показатель составляет в среднем 0. 5 -1. 0 % вес. Исходный чугун при выпуске из плавильного агрегата должен иметь температуру в пределах 1429 -1450 о. С. Эффект модифицирования следует оценивать до заливки чугуна в литейную форму по виду излома клиновой пробы. Излом пробы ЧВГ неоднородный, в виде пятен черного и светло серого цвета. Образование однородного темно-серого излома свидетельствует о наличии пластинчатого графита, необходимо дополнительно добавить 16 чвг в расплав РЗМ – содержащую лигатуру.

Маркировка чугунов с вермикулярным графитом n Условное обозначение марки включает: букву Ч – чугун, буквы ВГ – вермикулярный графит и цифровое обозначение минимального значения временного сопротивления разрыву при растяжении в МПа • 10 -1. Показатели относительного удлинения и твердости являются факультативными, определяются только при наличии требований в нормативно –технической документации и в этом случае должны соответствовать нормам ГОСТ 28394 -89. Для определения механических свойств ЧВГ применяют отдельно отлитые заготовки (рис 3. ). В структуре ЧВГ наряду с вермикулярным графитом всегда имеется некоторое количество включений шаровидного графита – не более 40 % (Пластинчатый графит – не допускается) чвг 17

Пробы для изготовления образцов для мехиспытаний Рис. 3. Отдельно отлитые заготовки под образцы чвг 18

Блок цилиндров двигателя из ЧВГ n Рис. чвг 19