Сфероидизация и модифицирование высокопрочного чугуна: обработка FeSiMg, извлечение магния и управление угасанием
Высокопрочный (с шаровидным графитом) чугун — один из важнейших конструкционных чугунов современной инженерии. Металлургический шаг, раскрывающий его свойства, — сфероидизирующая обработка: заставить графит выделяться сферическими глобулями, а не пластинами. Этим управляет магний, поставляемый как модификатор FeSiMg, поддерживаемый модифицированием ферросилицием и кальций-кремнием. Повседневная задача — попасть в узкое целевое остаточное Mg, поддержать зарождение глобулей при разливке и управлять угасанием Mg в крупно-сечных отливках.
Магний делает чугун высокопрочным, но работает в узком окне. Остаточный Mg между 0,03 % и 0,06 % даёт хорошо сфероидизированный графит; ниже он деградирует в компактный или пластинчатый, и отливка теряет пластичность; выше — пары магния вспыхивают, образуются шлаковые включения и множатся дефекты. Лигатура FeSiMg должна быть составлена и дозирована для этого окна. FeSiMg с 5–10 % Mg, кальцием и опциональным РЗМ, с извлечением 40–60 % в стандартных условиях, попадает в цель.
Сфероидизирующая обработка задаёт уровень магния, но модифицирование гарантирует, что графит действительно зарождается глобулями. Модифицирование ферросилициевыми составами — часто с кальций-кремнием, иногда с барием или РЗМ — добавляет гетерогенные зародыши перед разливкой, повышая число глобулей и формируя мелкую однородную структуру. Без эффективного модифицирования даже хорошо сфероидизированный чугун может показать деградированный графит из-за переохлаждения при кристаллизации, особенно в тонких сечениях. Модифицирование обычно проводят струйно при разливке (позднее) или в форме.
Угасание магния — постепенная потеря остаточного Mg между обработкой и разливкой — хроническая проблема. Пар магния уходит при выдержке; чем она дольше, тем ниже остаток. В крупно-сечных отливках, разливаемых долго, поздние порции могут упасть ниже порога. Стандартные меры: начинать с высокого остаточного Mg (благодаря стабильному FeSiMg нужной крупности), минимизировать выдержку и освежать зарождение поздним модифицированием. Литейщики, сочетающие надёжный FeSiMg с дисциплинированным модифицированием — как показывает наш случай поставки ферросилиция литейщику — достигают шаровидности выше 85 % при низком браке.
Шихта — особенно с вторичным ломом или загрязнённым скрапом — часто несёт следы титана, свинца, висмута и сурьмы, мешающих шаровидности даже на ppm. Марки FeSiMg с РЗМ (церий, лантан) нейтрализуют их. Снабжение FeSiMg сводится к трём вопросам: сертифицировано ли содержание Mg от партии к партии? Соответствует ли крупность методу? Надёжны ли поставки? Стабильный FeSiMg — основа шаровидности, механических свойств и контроля брака.
