Южно-Уральский государственный университет (НИУ), Челябинск, Россия:

А. А. Токарев, аспирант кафедры пирометаллургических и литейных технологий, эл. почта: 151@nppgroup.ru
А. В. Каляскин, аспирант кафедры пирометаллургических и литейных технологий, эл. почта: 151@nppgroup.ru

ООО «Центр исследований и разработок «НПП», ООО НПП «Технология», Челябинск, Россия:
А. В. Бархатов, ведущий инженер-металлург, эл. почта: 181@nppgroup.ru

Новотроицкий филиал НИТУ «МИСиС», Новотроицк, Россия:
Е. В. Братковский, доцент кафедры металлургических технологий и оборудования, канд. техн. наук, эл. почта: evbratk@yandex.ru

Приведены результаты оценки влияния позднего графитизирующего модифицирования на формирование микроструктуры тонкостенных отливок из высокопрочного чугуна. Проанализированы представленные в литературе гипотезы о механизме образования и роста включений графита в чугуне. Анализ существующих теорий позволяет прогнозировать высокую эффективность графитизирующей обработки, максимально приближенной к моменту кристаллизации расплава. Отмечено, что идея поздней обработки заключается во введении графитизирующего модификатора в расплав чугуна в предкристаллизационный период, что позволяет обеспечить активное модифицирующее воздействие на жидкий металл за счет создания дополнительных центров кристаллизации включений графита. Данный вид обработки позволяет получить в микроструктуре отливок из высокопрочного чугуна требуемую форму и диаметр шаровидного графита, равномерное его распределение, увеличить площадь графитовых включений, уменьшить риск появления дефектов усадочного характера, предотвратить образование цементита. Позднее модифицирование проведено с использованием литой вставки серии INOCSIL^® производства компании ООО НПП «Технология» в литниковую систему литейной формы на действующем литейном предприятии. Представлены результаты металлографического исследования образцов отливок, полученных как по действующей технологии модифицирования, так и по опытной технологии с применением поздней графитизирующей обработки расплава. Анализ результатов металлографического исследования показал высокую эффективность поздней графитизирующей обработки по сравнению с действующей технологией ковшевого модифицирования. Применение позднего модифицирования позволило улучшить микроструктуру металла, а также повысить относительное удлинение более чем в 2 раза.

1. Stefanescu D. M., Ruxanda R. Lightweight iron castings-can they replace aluminum castings // Foundryman. 2003. No. 9. P. 221–224.
2. Borrajo J. M., Martínez R. A., Boeri R. E., Sikora J. A. Shape and count of free graphite particles in thin wall ductile iron castings // ISIJ International. 2002. Vol. 42. No. 3. P. 257–263.
3. Delprete C., Sesana R. Experimental characterization of a Si – Mo – Cr ductile cast iron // Materials and Design. 2014. Vol. 57. P. 528–537.
4. Gorny M., Lelito J., Kawalec M., Sikora G. Thermal conductivity of thin walled compacted graphite iron castings // ISIJ International. 2015. Vol. 55. No. 9. P. 1925–1931.
5. Çelik G. A., Tzini M. T., Polat, Ş. et al. Thermal and microstructural characterization of a novel ductile cast iron modified by aluminum addition // International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials. 2020. Vol. 27. P. 190–199.
6. Беляков А. И., Жуков А. А. Производство отливок из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. — М. : Машиностроение, 2010. — 712 с.
7. Shamelkhanova N. A., Uskenbayeva A. M., Volochko A. T., Korolyov S. P. The study of the role of fullerene black additive during the modification of ductile cast iron // Materials Science Forum. 2017. Vol. 891. P. 235–241.
8. Rahmadi F. D. Effect of strontium addition in graphite morphology and nodularization of hypoeutectic cast iron // Materials Science Forum. 2020. Vol. 1000. P. 454–459.
9. Коровин В. А., Леушин И. О., Героцкий В. А. Совершенствование процесса модифицирования высокопрочного чугуна // Черные металлы. 2009. № 7. C. 1–7.
10. Слузов П. А., Седунов В. К., Коровин В. А., Леушин И. О. Высокопрочный чугун, проволочный модификатор, расплав, карбонаты, структура, механические свойства // Черные металлы. 2014. № 11. C. 1–18.
11. Lerner Y. S, Riabov M. V. Iron inoculation: an Overview of methods // Modern casting. 1999. No. 6. P. 37–41.
12. Csenka J. M. Ductile iron trends: reducing costs, improving quality // Modern casting. 2002. No. 5. P. 27–29.
13. Михайловский В. М., Королев С. П., Константинович О. А., Шешко А. Г. Позднее внутриформенное графитизирующее модифицирование — эффективный способ предотвращения отбела в чугунном литье // Литье и металлургия. 2010. № 1–2. С. 95–97.
14. Lia B.-G., Sim K.-H., Kim R.-C. Effect of Sb – Ba – Ce – Si – Fe post inoculants on microstructural and mechanical properties of As – cast pearlitic ductile iron // Steel research international. 2019. Vol. 90. P. 1800530.
15. Бубликов В. Б. Повышение модифицирующего воздействия на структурообразование высокопрочного чугуна // Литейное производство. 2003. № 8. С. 20–22.
16. Mohamed M. M., Shimaa E.-H., Mervat M. I., Adel A. N. Effect of processing parameters on the mechanical properties of heavy section ductile iron // Journal of Metallurgy. 2015. Vol. 9. P. 1–11.
17. Олсен С. О., Скаланд Т., Хартунг К. Модифицирование серых и высокопрочных чугунов. Сравнение центров кристаллизации и некоторые практические рекомендации по модифицированию // Литейщик России. 2011. № 2. C. 1–6.
18. Skaland T., Grong T. A. A model for graphite formation in ductile iron // Metallurgical Transactions A. 2013. Vol. 24, Iss. 10. P. 2347–2353.
19. Болдырев Д. А., Попова Л. И., Прасолов С. Г., Мураткин Г. В. Ключевые параметры процессов модифицирования при получении серого и высокопрочного чугунов // Литейное производство. 2021. № 5. С. 4–8.
20. Зенкин Р. Н. Механизм и разновидности модифицирования высокопрочного чугуна // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2014. № 1. С. 1–9.
21. Пат. 2402317 РФ. Способ измельчения графитовых включений в высокопрочном чугуне / К. В. Макаренко ; заявл. 10.04.2010 ; опубл. 27.10.2010, Бюл. № 30.
22. ГОСТ 1497–84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. — Введ. 01.01.1986. — М. : Издательство стандартов, 1984.
23. ГОСТ 3443–87. Отливки из чугуна с различной формой графита. Методы определения структуры. — Введ. 01.07.1988. — М. : Издательство стандартов, 1987.