ВПЛИВ ПЕРЕДМОДИФІКУВАЛЬНОГО ІНОКУЛЮВАЛЬНОГО ОБРОБЛЕННЯ РОЗПЛАВУ НА СТРУКТУРОУТВОРЕННЯ ТОНКОСТІННИХ ВИЛИВКІВ ІЗ ВИСОКОМІЦНОГО ЧАВУНУ
DOI:
https://doi.org/10.15407/plit2026.03.048Ключові слова:
високоміцний чавун, кулястий графіт, структура, передмодифікувальне оброблення, графітовий порошок, інокулювання, цементит, тонкостінне литвоАнотація
Хімічний склад високоміцного чавуну є одним з основних факторів регулювання мікроструктури та необхідного рівня його механічних властивостей. Забезпечення однорідного розподілу великої кількості кулястих графітових вкраплень у мікроструктурі чавуну є важливою складовою технології отримання розплаву. Досліджено вплив передмодифікувального оброблення як фактору підсилення інокулювальної складової структуроутворення при отриманні виливків із високоміцного чавуну, зокрема тонкостінних, які виготовлено із застосуванням сфероїдизувального модифікування розплаву комплексною феросиліцій- магній-кальцієвою лігатурою у ковші. Як реагенти для попереднього оброблення використано графітовий порошок, феросиліцій ФС75 та модифікатори на його основі, що містять барій і кальцій. Встановлено, що найбільшу ефективність попереднього оброблення розплаву в печі забезпечує графітовий порошок. Його додавання в піч знижує схильність чавуну до відбілу, запобігає утворенню структурно-вільного цементиту у виливках з мінімальною товщиною стінки 5 мм та забезпечує феритизування металевої основи. Показано, що таке передмодифікувальне оброблення сприяє інтенсифікації утворення центрів зародження графіту (кількість графітових вкраплень збільшується у 2–2,5 рази) з підвищеним ступенем його сфероїдизування та дисперсністю (розміри зменшуються у 1,5–2 рази) у виливках з товщинами стінок від 3 до 10 мм. Визначено, що попереднє оброблення вихідного розплаву дозволяє сформувати більш однорідну структуру з рівномірним розподілом включень кулястого графіту, що є передумовою для підвищення механічних властивостей високоміцного чавуну на 15–30 %. Відсутність цементиту в мікроструктурі виключає проведення операції графітизувального відпалу, що забезпечує економію до 150 кВт·год електроенергії на 1 т литва.
Посилання
Fras E., Gorny M., Kapturkiewicz W. (2013). Thin wall ductile iron castings: technological aspects. Archives of Foundry Engineering, Vol. 13, iss. 1, pp. 23–28. https://doi.org/10.2478/afe-2013-0005.
Fras E., Gorny M., Lopez H. (2014). Thin wall ductile iron castings as substitutes for aluminium alloy castings. Archives of Metallurgy and Materials, Vol. 59, iss. 2, pp. 459–465. https://doi.org/10.2478/amm-2014-0076.
Santos J., Gouveia R. M., Silva F.J.G. (2017). Designing a new sustainable approach to the change for lightweight materials in structural components used in truck industry. Journal of Cleaner Production, Vol. 164, pp. 115-123. http://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.06.174.4.
Bublikov V. B., Narivskyi A. V., Bachynskyi Yu. D. (2021). Technology of thin-walled ductile cast iron castings obtaining in coated metal moulds with the use of in-mold melt modifying. Metal and Casting of Ukraine, no. 1, pp. 46–53 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/steelcast2021.01.046
Sulamet-Ariobimo R. D., Soedarsono J. W., Suharno B. (2013). Effect of casting design to microstructure and mechanical properties of 2 mm TWDI plate. Advanced Materials Research, Vol. 652–654, pp. 2404–2408. https://doi.org/10.4028/www.scienti-fic.net/AMR.652-654.2404.
Phelan K. (2024). Casting of the year: Pumping up performance. Modern Casting, Vol. 114, No. 4, pp. 18–26.
Stelton-Holtmeier J. (2026). Casting of the year: Engineering that makes you say wow! Modern Casting, Vol. 116, No. 5, pp. 18–22.
Futas P., Pribulova A., Petrik J. et al. (2023). Metallurgical quality of cast iron made from steel scrap and possibilities of its improvement. Metals, vol. 13, iss. 1, article 27. https://doi.org/10.3390/met13010027.
Glavas Z. (2012). The influence of metallic charge on metallurgical quality and properties of ductile iron. Kovove Materialy — Metallic Materials, Vol. 50, no. 2, pp. 75–82. https://doi.org/10.4149/km_2012_2_75.
Regordosa A., Llorca-Isern N. (2017). Microscopic characterization of different shrinkage defects in ductile irons and their relation with composition and inoculation process. International Journal of Metalcasting, Vol. 11, iss. 4, pp. 778–789. https://doi.org/10.1007/s40962-016-0120-9.
Janerka K.; Jezierski J. (2025). Properties of cast iron produced with a limited share of pig iron in the charge. Crystals, vol. 15, iss. 7, article 614. https://doi.org/10.3390/cryst15070614.
Pribulová A., Futaš P., Pokusova M. (2020). Influence of charge composition on EN-GJS-500-7 ductile iron properties in foundry operating conditions. Materials Science Forum, Vol. 998, pp. 42–47. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.998.42.
Bublikov V. B., Bachynskyi Yu. D. (2018). Ductile cast iron: the progress of technologies, an improvement of properties. Metal and Casting of Ukraine, no. 7-8, pp. 7–12 [in Russian].
Fraś E., López H. (2010). Eutectic cells and nodule count – an index of molten iron quality. International Journal of Metalcasting, Vol. 4, iss. 3, pp. 35–61. https://doi.org/10.1007/BF03355497.
Bockus S., Zaldarys G. (2009). Influence of the section size and holding time on the graphite parameters of ductile iron production. Metalurgija, vol. 48, iss. 1, pp.19–22.
Stefanescu D. M., Alonso G., Suarez R. (2020). Recent developments in understanding nucleation and crystallization of spheroidal graphite in iron-carbon-silicon alloys. Metals, vol. 10, iss. 2, article 221. https://doi.org/10.3390/met10020221.
Pires A., Simões S., Michels L., Ott E., Hartung C., Ribeiro C.S. (2023). Microstructural characterization of spheroidal graphite irons: A study of the effect of preconditioning treatment. Metals, vol. 13, iss. 1. https://doi.org/10.3390/met13010005.
T. Mojisola, S.O. Seidu, P.A. Olubambi, A.A. Adediran, (2022). Effect of preconditioning on the microstructure and mechanical properties of ductile cast iron. Materials Today: Proceedings, Vol. 62, suppl. 1, pp. S23–S29. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.02.081.
F. R. Juretzko, L. P. Dix, R. Ruxanda, D. M. Stefanescu. (2004). Precondition of ductile iron melts for light weight castings - effect on mechanical properties and microstructure. AFS Transactions, Vol. 112, рр. 04–014.
Nadeem Bhat M., Afzal Khan D.M., Singh K.K. (2019). Effect of preconditioning and inoculation on graphite nodule count and their size distribution in spheroidal graphite (SG) cast iron: a study to minimize rejection of castings due to shrinkage porosity. International Journal of Metalcasting, Vol. 13, iss. 1, pp. 89–97. https://doi.org/10.1007/s40962-018-0230-7. [in English].
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
