автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Низколегированный и комплексно-модифицированный чугун с компактным графитом

ВВЕДЕНИЕ

1.Состояние вопроса,цель и задачи исследования

2.Материал и методики исследования

3.Результаты экспериментального исследования влияния РЗМ-и кальцийсодержащих присадок на структурообразо-вание,отжиг и свойства микролегированного хромом и никелем чугуна с компактным графитом.

3.1.Исследование влияния модифицирования РЗМ-и каль-цийсодержащими присадками на структурообразова-ние белого чугуна микролегированного хромом и никелем

3.2.Исследование особенностей структурообразования и графитизации комплексно-модифицированного и микролегированного белого чугуна в процессе отжига.

3.3.Исследование влияния микролегирования в сочетании с комплексным модифицированием на механические свойства чугуна с компактным графитом.

4.Исследование влияния РЗМ-содержащих модификаторов на противодействие вредным микропримесям в ковком чугуне

5.Обсуждение результатов исследований.разработка новых технических решений и их внедрение в производство.

6.0НЦИЕ ВЫВОДЫ.

ХХУ1 съезд КПСС и последующие Пленумы ЦК КПСС определили главные задачи дальнейшего развития машиностроения как основной базы технического перевооружения всех отраслей народного хозяйства и укрепления промышленного потенциала страны.Одна из важнейших задач - повышение технического уровня литейного производства »преимущественное внедрение безотходных материало-,энер-го- и трудосберегающих процессов,повышение производительности труда на основе единой научно-технической политики.

Литейному производству принадлежит в современных условиях одно из важнейших мест в решении намеченной партией ключевой проблемы - перевода экономии страны на интенсивный путь развития, что может быть обеспечено только на основе внедрения последних достижений науки и техники,обеспечивающих выпуск литых деталей меньшей массы и более высоких эксплуатационных характеристик.

Широко применяемым материалом в промышленности и особенно в автомобильном и сельскохозяйственном машиностроении является чугун,служащий основой для изготовления 40-50$ (по массе)всех деталей современных машин и оборудования.Наиболее распространен серый чугун с пластинчатым графитом,несколько меньше - ковкий чугун с хлопьевидной формой углерода отжига и значительно в меньшей степени(что связано со сравнительно недавним его внедрением в производство),но с опережающими темпами развития - высокопрочный чугун с шаровидной формой графита.

Конструкционные чугуны в зависимости от структуры графита и матрицы весьма разнообразны по свойствам.Механическая прочность графита, количество которого зависит от содержания углерода, в десятки раз меньше прочности металлической основы чугуна; включения графита в первом приближении можно считать пустотами, уменьшающими рабочее сечение.Кроме того они являются концентраторами напряжений, что также понижает прочность чугуна и способствует его хрупкому разрушению. Отрицательное влияние графита на прочность чугуна уменьшается по мере приобретения им компактной формы и тем существеннее, чем ближе эта форма приближается к шаровидной.

Наиболее благоприятным, с точки зрения физико-механических свойств, сочетанием количества графита (наименьшее по сравнению с серым и высокопрочным чутунами) и формой графитных включений (хлопьевидной - значительно лучше пластинчатой, но хуже шаровидной) обладают ковкие чугуны, о чем свидетельствуют сходные характеристики разрушения при статических нагрузках чугунов высокопрочных с шаровидным графитом и ковких перлитных чугунов с менее благоприятной - хлопьевидной формой углерода отжига.

Исследования последних лет показали, что с понижением температуры до - 60°С свойства ковкого чугуна изменяются незначительно, что в сравнении с литой и деформированной сталью,а также с высокопрочным чугуном с шаровидным графитом этот материал отличается большей хладостойкостью, что открывает широкие перспективы дальнейшего роста использования ковкого чугуна в машиностроении для изготовления машин, работающих в условиях крайнего севера и дальнего востока.

Ферритный ковкий чугун по своим механическим свойствам зачастую не отвечает возросшим требованиям, предъявляемым к конструкционным материалам. В последние годы все большее применение находит перлитный и феррито-перлитный ковкий чугун с более высокими прочностными свойствами. Повышение эксплуатационных характеристик перлитного ковкого чугуна еще в большей степени расширит область его применения, что исключит необходимость использования на практике более дорогих и дефицитных сплавов.

Определение эффективных,экономически и технологически доступных методов, способствующих образованию более компактной, близкой к шаровидной форме углерода отжига, вместо традиционной - хлопьевидной для ковкого чугуна, требующего при его производстве сравнительно дешевых, без особо высоких требований по чистоте шихтовых материалов, дало бы возможность обеспечивать более благоприятное сочетание прочности, пластичности и вязкости в нем по сравнению с высокопрочным чугуном с шаровидным графитом, при получении которого предъявляются высокие требования к чистоте шихты по 5 ; р и другим примесям, что в условиях постоянно ухудшающего качества шихтовых материалов усложняет его производство.

Увеличивающееся применение в машиностроении низколегированных марок сталей и использование их отходов в шихте ковкого чугуна затрудняет (в частности из-за повышенного содержания хрома) получение ферритной матрицы и делает экономически выгодным и целесообразным отжиг на феррито-перлитную структуру. При этом обеспечивается дальнейшее увеличение прочностных характеристик за счет микролегирования сплава хромом, никелем и другими элементами и придания графитным включениям компактной формы, что является одним из радикальных средств повышения физико-механических свойств чугуна.

Дополнительным резервом повышения эксплуатационных свойств чугуна (особенно выплавленного в вагранках и содержащего до 0,2 % Я ) является глобуляризация сульфидных включений, форма которых играет не менее важную роль на свойства графитсодержа-щих сплавов, чем форма графита. Оптимальные методы комплексного модифицирования, способствующие образованию округлых сульфидов, обеспечивающие,наряду с этим,более глубокое рафинирование сплава по сере и газам, нейтрализацию вредных неконтролируемых мик-роцримесей таких как 5$ , Рв и др.которые могут также как хром и никель вноситься в металл шихтовыми материалами,позволят не только повысить свойства чугуна, но и увеличить склонность его к графитизации в процессе отжига.

Исследования, направленные на повышение эксплуатационных характеристик ковкого чугуна за счет экономного легирования сплава хромом и никелем,путем применения в составе шихты отходов низколегированных марок сталей,а также комплексного модифицирования являются актуальными т.к. дают возможность на базе железоуглеродистого сплава с углеродным эквивалентом Се =2,7-3,3$ получать чугун с компактным графитом в отличие от традиционного - хлопьевидного и с повышенным,благоприятно сочетающимся комплексом црочностных и пластических свойств. Открывающиеся перспективы использования машиностроительными заводами собственных отходов низколегированных марок сталей,обеспечивающие исключение операции сортировки шихтовых материалов от хро-мосодержащего стального лома, способствует решению проблемы снабжения литейных цехов шихтой.

Целью настоящей работы является разработка экономно легированного и комплексно-модифицированного чугуна с компактным графитом и повышенными свойствами на основе установления закономерностей влияния легирующих и модифицирующих элементов на структурообразование сплава и процесс графитизации.

Для достижения поставленной цели исследовали чугун, выплавленный в лабораторных и промышленных условиях, модифицированный однокомпонентными и комплексными присадками,прошедший различные циклы термической обработки в обычной и нейтральной (на базе азота) атмосфере.

При изучении микростроения чугуна использовали оптическую количественную металлографию, химический анализ, микрорентгено-спектральный метод, растровую электронную микроскопию,электронную фрактографию. Для контроля свойств ковкого чугуна применяли статистические, динамические и усталостные испытания.

Научная новизна работы заключается в получении следующих основных научных результатов: на основании комплексных физико-химических исследований установлены особенности влияния РЗМ и Ссь на формирование сульфидных и графитных включений в микролегированном хромом и никелем чугуне в процессе кристаллизации и последующем графитизирующем отжиге; обоснован механизм влияния РЗМ, Са и л/с на ускорение процесса графитизации при отжиге белого чугуна, что объясняется образованием повышенного количества графитных включений, а также увеличением скорости диффузии углерода в аустените чугуна; установлено и объяснено комплексное положительное влияние Qi,, a/l , рэм и Ссь , на сопротивление разрушению ковкого чугуна как при обычных, так и пониженных (до - 60°С) температурах, что связано с микролегированием металлической матрицы,формированием более чистых границ зерен, улучшением формы сульфидных и графитных включений; установлен механизм противодействия РЗМ отрицательному влиянию на отжиг и свойства высокохромистого ковкого чугуна микропримесей типа SS , располагающихся по границам зерен и блоков; разработаны оптимальные методы модифицирования и микролегирования, позволяющие направленно воздействовать на формирование структуры и свойств чугуна с компактным графитом.

Практическая ценность работы заключается в получении новых сведений о физико-механических свойствах экономнолегированного хромом и никелем и комплексно модифицированного РЗМ - и Са-содержащими присадками ковкого чугуна, а также в разработке новых инженерно-технических решений: разработан и защищен авторским свидетельством экономнолеги-рованный чугун с компактным графитом, модифицированный РЗМ - и ¿¿¿-содержащими присадками, обладающий повышенными свойствами; разработан и защищен авторским свидетельством модификатор для чугуна, обеспечивающий ускорение общего цикла отжига белого чугуна и повышение механических свойств ковкого чугуна; разработаны ускоренные режимы графитизирующего отжига белого чугуна с повышенным содержанием хрома.

Реализация результатов работы заключается в отработке предложенных технических решений в производственных условиях и внедрении комплексной технологии получения ответственных корпусных отливок из феррито-перлитного ковкого чугуна с компактной формой графита на Таганрогском комбайновом заводе.

Внедрение разработок позволило снизить вес отливок, повысить их надежность, уменьшить брак по трещинам и недоотжигу,а также перевести ряд деталей стальных горячештампованных на литые из феррито-перлитного ковкого чугуна, что обеспечило реальный годовой экономический эффект более 130 т.руб. Кроме того, внедрение разработок позволит выпускать сложные корпусные отливки моста ведущих колес комбайнов семейства "Дон" меньшие по массе, чем планировалось.

Предложенные технические решения могут быть широко использованы при производстве ответственных корпусных отливок из ферри-то-перлитного чугуна в тракторном, автомобильном и сельскохозяйственном машиностроении.

В целом настоящая работа представляет собой законченное научное исследование, в процессе которого найдены новые решения актуальной задачи повышения эксплуатационных свойств ковкого чугуна. Настоящая работа выполнена в соответствии с координационным планом научно-исследовательских работ Министерства тракторного и сельскохозяйственного машиностроения и планом научных исследований Ростовского-на-Дону ордена Трудового Красного Знамени института сельхозмашиностроения. Основные методические вопросы, результаты исследований и их реализации в производстве опубликованы с участием автора в 10 печатных работах, доложены на 2 Всесоюзных и 4 местных научно-технических конференциях,по результатам разработок получено 2 авторских свидетельства на изобретения.

I.СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА,ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Известный еще в глубокой древности,ковкий чугун до настоящего времени остается одним из наиболее важных материалов современного машиностроения.

Ковкий чугун является железоуглеродистым сплавом, который в результате термической обработки приобретает определенную вязкость и прочность. Отливки до термической обработки имеют структуру белого чугуна, который имеет высокую твердость и очень хрупок. При термической обработке отливок химически связанный углерод распадается и выделяется в виде свободных включений графита отжига.

Главным потребителем отливок из ковкого чугуна как у нас в СССР,так и в технически развитых странах являются отрасли крупносерийного и массового машиностроения и,в первую очередь, автомобильное, сельскохозяйственное и тракторное.

Годовой выпуск отливок из ковкого чугуна в СССР за IX и X пятилетки возрос на 20-25$ и в настоящее время находится на уровне 900 тысяч тонн,что составляет около 4% общего годового выпуска отливок в нашей стране и темпы его роста, как и в передовых развитых странах выше общего выпуска литья /1,2/.

Из ковкого чугуна изготавливают важные конструкционные детали широкой номенклатуры, несущих значительные силовые нагрузки, как например картеры дифференциалов, корпуса бортовых передач, ступицы,кронштейны, рычаги, детали гидродинамических передач и др.

Стабильная технология серийного и поточно-массового производства позволяет получать из ковкого чугуна отливки с толщиной стенки 3-60 мм и массой от нескольких грамм до 100 кГ широкой номенклатуры. Внимание конструкторов и технологов привлекает благоприятная зависимость в ковком чугуне между его пределом прочности при растяжении и удлинением, а также высокие значения ударной вязкости и демпфирующей способности, что позволяет успешно применять этот материал для тяжелонагруженных, подверженных знакопеременным нагрузкам отливок.

Основным преимуществом ковкого чугуна,среди подобных ему по свойствам литых конструкционных материалов, является возможность изготовления отливок большой номенклатуры со стабильными свойствами, высокой размерной точностью и конструкционной прочностью по технологии, одинаково приспособленной как к условиям серийного, так и поточно-массового производства с применением сравнительно дешевой,без особо высоких требований по чистоте шихты.

Свойства ковкого чугуна определяются, главным образом, структурой металлической основы, формой, количеством и характером распределения углерода отжига и неметаллических включений, чистотой границ зерен металла.

На формирование структуры чугуна большое влияние оказывают многообразие различных факторов и,прежде всего, химический состав, условия кристаллизации (скорость охлаждения, температура, наличие посторонних примесей и др.), их взаимосвязь и разнообразие физических явлений, а также термическая обработка,которые определяют существо процесса вцелом.

Возможность в широких пределах изменять структуру металлической основы от ферритной до перлитной и даже мартенситной путем выбора определенного химического состава жидкого металла, модифицирования и микролегирования, а также режима термической обработки позволяет получать чугуны с различными физико-механическими и технологическими свойствами.

Увеличивающиеся требования повышенной надежности и долговечности отливок, с одной стороны, и уменьшению их массы с другой, способствуют все большему развитию в последние годы феррито-пер-литного и перлитного ковкого чугуна вместо ферритного. Отливки из феррито-перлитного и перлитного ковкого чугуна имеют сходные со стальными характеристики статической и усталостной прочности, модуля упругости, стойкости против вибрации и механической обрабатываемости. Их, наряду с отливками из высокопрочного чугуна,все шире применяют вместо легированных сталей и поковок в тех случаях, когда детали должны обладать повышенной износостойкостью, твердостью и высоким пределом текучести.

Увеличение объемов производства перлитного ковкого чугуна свидетельствует о прогрессивности этого направления развития. Выход нового ГОСТ 1215-79 на ковкий чугун в полной мере способствует расширению номенклатуры марок перлитного ковкого чугуна.

Наиболее эффективным средством повышения механических свойств графитсодержащих сплавов является придание графитным включениям более компактной формы.

Известно / 3,4 /, что снижение температуры первой стадии графитизации способствует образованию более компактной формы углерода отжига. Но по закону, общему для всех диффузионных процессов, логарифм времени, необходимого для осуществления диффузии, обратно пропорционален абсолютной температуре,т.е. с понижением температуры время, необходимое для роста центров и лимитирующее процесс графитизации увеличивается в логарифмическом масштабе, что не приемлемо при производстве отливок из ковкого чугуна, характерной особенностью которого является необходимость в длительном графитизирующем отжиге.

Образование компактной,близкой к шаровидной формы графита в ковком чугуне может быть обеспечено, по аналогии с высокопрочным чугуном с шаровидным графитом, введением в сплав сферовде-зирующих магний содержащих присадок / 5,6, 7 /, но этот метод настолько технологически и экономически не оправдан (в связи с большим содержанием серы, фосфора и др.примесей), что не нашел широкого применения. Образование графита шаровидной формы в ковком чугуне возможно при низком отношении Мп/Я / 5,8,9,10 /, но при этом / 11,12 / установлено, наряду с повышением прочности, падение пластичности и особенно ударной вязкости.

Наиболее рациональным способом придания графитным включениям компактной формы, является наличие повышенного содержания хрома в ковком чугуне / 13,14,15 /, особенно целесообразен этот метод в том случае, когда хром не специально вводится,а вносится в металл шихтовыми материалами.

Содержание хрома, также как и никеля, определяется в основном содержанием их в шихтовых материалах, применяемых для выплавки жидкого металла. Большая часть хрома и никеля вносятся в жидкий чугун стальным ломом - одним из основных компонентов шихты. Большие средства затрачиваются на заводах и металло-раздаточных базах на сортировку стального лома и отбор стали, не содержащей хрома, а литейные цехи испытывают острый дефицит ваграночного стального лома без хрома,который не уменьшается, а наоборот увеличивается. Количество хрома в углеродистых сталях постепенно возрастает. Причиной роста является непрерывно растущее в конструкциях машин применение низколегированных марок сталей, отходы которых используются в металлургическом переделе.

Легко показать, что при использовании в шихте для производства ковкого чугуна углеродистого стального лома с содержанием хрома на предельно допустимой норме 0,30$ в чугуне получим 0,120,15$ хрома, а при использовании также лома низколегированных марок сталей 40Х, 35Х, 12ХНЗА, 20ХНЗА и др. количество которых в общем объеме стального лома уже сейчас достигает 10-15$,содержание хрома в белом чугуне может быть 0,20-0,25$ и более. По этой же причине может быть и почти такое же количество никеля.

Общеизвестно / 4,16-20 /, что хром является антиграфитизирую-щим элементом. Растворяясь в цементите, хром усиливает связи железа с углеродом,резко повышая устойчивость его, образуя в чугуне сложные карбиды. Находясь в белом чугуне даже в небольших количествах, хром задерживает графитизацию и удлиняет цикл термической обработки. Поэтому у нас в стране и за рубежом производство ковкого чугуна ведется в основном с содержанием хрома не выше 0,08$.

Изыскание способов устраняющих известные затруднения при графитизирующем отжиге высокохромистого белого чугуна позволит на практике реализовать прекрасную способность хрома существенно повышать прочность ковкого чугуна, за счет легирования металлической матрицы. 0 перспективности этого направления исследований сввдетельствует большое количество работ посвященных производству ковкого чугуна с повышенным содержанием хрома.

Одним из главных факторов, от которых зависит время отжига, является число графитных центров в единице объема / 21-25 /. Особенно важно наличие повышенного количества центров графити-зации при отжиге белого чугуна с повышенным содержанием хрома, т.к. хром усиливает связи железа с углеродом и поэтому для ускорения всего процесса разложения цементита очень важно сократить диффузионный путь углерода.

Сущность большинства известных методов нейтрализации антиграфитизирующего действия хрома заключается в резком увеличении количества центров графитизации путем применения различных видов предварительных обработок.

В работах / 26,27 / предлагается отливки подвергать закалке, отмечается в тоже время, что она может вызвать брак по трещинам. Автором / 23,28-30 / рекомендуется для нейтрализации вредного влияния хрома до 0,11-0,12$ в толстостенных автомобильных отливках применять модифицирование алюминием, однако предлагаемое им время отжига 60-70 часов следует считать очень большим.

В работах / 31,32 / показано,что радиационно-термическая обработка,как метод интенсификации отжига чугуна, весьма перспективна как для обычного,так и для хромистого ковкого чугуна, но лишь с определенной концентрацией хрома. У облученного чугуна с 0,01$ хрома прочность ниже, чем у не облученного, а у чугуна с 0,21$ хрома-наоборот. Авторами / 23,33 / предлагается для нейтрализации вредного действия хрома модифицирование ферротитаном. Показана / 34,35 / возможность нейтрализации до 0,30$ хрома физико-химическим методом, путем ввода сурьмы по отношению к хрому как 3:2. По мнению других исследователей / 36,37 / нейтрализовать вредное действие хрома в ковком чугуне можно также сурьмой, но уже в ином соотношении -5§ : 6ъ =1:3. В работах / 38, 39,40 / и ранее проведенных нами исследованиях / 41,42,43 / наоборот не рекомендуется применять сурьму,т.к. даже в небольших количествах она задерживает графитизацию и ухудшает свойства чугуна.

Ряд исследователей рекомендуют применять комплексные модификаторы, содержащие Аб , В и Ы в различных сочетаниях / 44, 45 /, однако даже при увеличении содержания хрома от 0,08$ до 0,12 длительность выдержки в первой и второй стадиях увеличивается в 1,5-2 раза.

Как показано / 13,46 / для интенсификации отжига высокохромистого ковкого чугуна необходимо увеличивать сумму С+Зс в металле за счет повышения содержания кремния, что позволяет отжигать отливки на феррито-перлитную структуру за 18-20 часов с содержанием хрома до 0,25%.

Рассмотренные исследования способствовали значительному прогрессу в области производства ковкого чугуна с повышенным содержанием хрома, что обеспечило существенное сокращение длительности термической обработки и повышения прочности ковкого чугуна.

Но современный уровень развития техники, непрерывное техническое перевооружение промышленности диктует новые требования к повышению эксплуатационных характеристик, в том числе пластичности, вязкости и хлодостойкости при оптимальной технологии плавки и ускоренном режиме отжига белого чугуна на ковкий.

Проведенные ранее нами исследования / 47,48,49 / показали, что дальнейшее повышение свойств ковкого чутуна возможно за счет микролегирования матрицы сплава, наряду с хромом, никелем, которые вносятся в металл шихтовыми материалами.

Никель ослабляет связи железа с утлеродом, является графи-тизирующим элементом, упрочняет феррит, повышает его вязкость / 18 /.

Проведенные исследования / 13 / показывают, что никель даже в небольших количествах (более 0,1%) повышает в ковком чугуне количество центров графитизации (особенно при укороченной низкотемпературной обработке), увеличивает скорость диффузии углерода / 43,49 /, тем самым способствует ускорению процесса отжига, что особенно важно при повышенном содержании хрома в белом чугуне.

Но наряду с хромом и никелем, повышающими свойства ковкого чугуна, в металл могут попадать из шихтовых материалов и другие примеси ($¿,/>3 %Б/ь »/¡в и т.д.) »которые оказывают заметное и, в большинстве случаев, отрицательное влияние на графитизацию, структуру и свойства сплава. Нейтрализация возможных вредных неконтролируемых цримесей возможна за счет эффективного комплексного модифицирования.

В настоящее время модифицирование в сочетании с низкотемпературной обработкой цризнается всеми исследователями как наиболее эффективный и приемлемый способ,ускоряющий отжиг белого чугуна на ковкий. РЗМ занимают особое место в развитии теории и црактики модифицирования. В настоящее время накоплен большой экспериментальный материал, свидетельствующий о многогранном положительном влиянии РЗМ на физико-механические, технологические и специальные свойства содержащих / 50-58 / и не содержащих / 59-63 ) графит железоуглеродистых сплавов. Однако сведения о модифицировании ковкого чугуна РЗМ малочисленны и противоречивы и практического применения в производстве отливок не нашли.

По мнению авторов / 64 / добавки мишметалла содержащего РЗМ позволяли получить белый чугун лишь цри введении мишметал-ла более 0,4%, меньшие присадки способствовали выделению первичного графита "отсера", или получался полностью серый чугун. При добавке 0,6-0,7% мишметалла углерод отжига становился шаровидным и повышались мехсвойства. Влияние РЗМ на продолжительность первой стадии замечено не было. В работе / 65 / указывается на замедление скорости графитизации в обеих стадиях отжига цри введении более 0,10% церия.Показано ) 66 / повышение количества графитных включений при модифицировании РЗМ до 0,10%,цри дальнейшем увеличении РЗМ наблюдается сфероидизация включений графита, уменьшение количества и увеличение их размеров, а также замедление графитизации при отжиге, для ускорения которой рекомендуется введение в ковкий чугун, наряду с РЗМ, ингибирующих добавок (предлагается дорогостоящая медь) положительно влияющих на диффузионные процессы. В проведенных нами исследованиях /49 / установлено, что роль ингибирующей добавки с успехом может решать никель, который не специально вводится в сплав, а вносится в него шихтовыми материалами.

Несмотря на то, что графитизирующее действие кальция в железоуглеродистых сплавах не вызывает сомнений / 54,67-69 /,он, как и РШ, не нашел практического применения в производстве отливок из ковкого чугуна. С целью экономии РШ, а также более эффективного их использования нами предлагается / 48 / совместная присадка РШ и Са при получении ковкого чугуна.

Анализ состояния вопроса показывает, что ковкий чугун особенно феррито-перлитного и перлитного класса является ценным конструкционным материалом. Благодаря исследованиям в области его производства одна из самых длинных и трудоемких операций - отжиг отливок сокращена до 18-20 часов, что сравнимо с длительностью термообработки высокопрочного чугуна с шаровидным графитом.

Но следует отметить, что недостаточное внимание уделялось исследованию и использованию методов позволяющих повысить физико-механические свойства ковкого чугуна за счет улучшения формы неметаллических включений, мало исследованы способы повышения хладостойкости сплава, не изучалась возможность нейтрализации вредного влияния неконтролируемых примесей типа сурьмы с целью ускорения графитизации и улучшения свойств ковкого чугуна.

Особое значение имеет (в условиях ухудшающегося качества шихтовых материалов) возможность использования отходов низколегированных марок сталей в шихте при производстве ковкого чугуна, что еще в большей степени усилит его преимущества по сравнению с близким к нему по свойствам высокопрочным чугуном с шаровидным графитом, заключающиеся в значительно меньших требованиях к чистоте шихты. Микролегирование матрицы ковкого чугуна и более компактная форма графита обеспечат существенное повышение свойств. Затруднения, связанные с отжигом отливок и вызванные повышенным содержанием хрома успешно могут быть решены за счет эффективного комплексного модифицирования, способствующего,наряду с ускорением отжига, дальнейшему повышению эксплуатационных характеристик чугуна.

В качестве базовых деталей для отработки комплексной технологии получения отливок из ковкого чугуна с компактным графитом могут быть использованы одни из наиболее массовых ответственных деталей зерноуборочных комбайнов - корпусные отливки моста ведущих колес комбайнов класса "Нива","Колос","Сибиряк" и готовящихся к выпуску комбайнов семейства "Дон".

Целью настоящей работы является исследование,разработка и внедрение в производство экономнолегированного чугуна с компактным графитом и повышенными свойствами, модифицированного РЗМ -и Са - содержащими присадками на основе установления закономерностей влияния микролегирования и комплексного модифицирования на структурообразование, отжиг и свойства чугуна. Для достижения указанной цели работы должны быть решены следующие основные задачи:

- определение оптимального содержания легирующих ( и/^* ) и оптимальных доз модифицирующих (РЗМ и Сй, ) элементов при получении отливок из ковкого чугуна, обеспечивающих минимально возможную длительность графитизирующего отжига и максимально возможное повышение прочности, пластичности,вязкости и хладостой-кости сплава;

- определение влияния РШ на противодействие вредных для ковкого чугуна микропримесям;

- разработка способа получения чугуна с компактным графитом, обладающим повышенной склонностью к графитизации при отжиге и комплексом повышенных физико-механических свойств;

- разработка оптимальных режимов отжига отливок из белого чугуна с повышенным содержанием хрома;

- промышленная отработка предложенных технических решений и их внедрение в производство.

1.Шестопал В.M. Некоторые проблемы технического прогресса литейного производства.- Литейное производство,19754,с.1-3.

2. Гиршович Н.Г.,Иоффе А.Я. Развитие чугунного литья за 50 лет.- Литейное производство, 1980,Jê I,с. 10-12.

3. Ланда А.Ф. Основные пути развития способов производства и свойств ковкого чугуна обыкновенного и с шаровидным графитом. -В кн.:Ковкий чугун. Тезизы докладов. ВНИТОЛ. М.: Машгиз,1954, с.132.

4. Зубарев В.Ф. Теоретические основы графитизации белого чугунй и стали.- М.: Машгиз, 1957, 223 с.

5. Васильев Е.А. Отливки из ковкого чугуна.- М.: Машиностроение, 1976, 238 с.

6. Бунин К.П.,Таран Ю.Н. »Черновол A.B. О влиянии магния на форму включений углерода отжига.- В кн.: Ковкий чугун. Тезисы докладов. ВНИТОЛ. М.: Машгиз, 1954,с.33-40.

7. Гиршович Н.Г. Влияние магния на структуру и свойства ковкого чугуна. В кн.: Ковкий чугун. Тезисы докладов. ВНИТОЛ. М.: Машгиз, 1954,с.41-55.

8. А.С. № 123543 (СССР). Способ производства чугуна с шаровидным графитом./ А.В.Лакедемонский, А.Д.Ассонов и др.- Опубл.в Б.И.,1959,11 21.

9. Гиршович Н.Г.»Барышевский Л.М.,Шевчук П.Т. Влияние серы на структуру и свойства ковкого чугуна.- Литейное производство, 1968,№ 3,с.42-44.

10. Шапиро А. А., То пуз В. А. Технологические и конструкционные свойства феррито-перлитного ковкого чугуна содержащего хром.- Вестник машиностроения,1971,$ 9,с.71-72.

11. Топуз В.А.,Шапиро А.А.Производство ковкого чугуна с повышенным содержанием хрома.- Информационный листок № 386/ 3946/-70 Северо-Кавказского ЦНТИ.

12. Криттал М.А.,Титенский Э.Г.- В кн.: Свойства ковкого чугуна. М.: Металлургия,1967, 231 с.

13. Ланда А.Ф. Кристаллизация,модифицирование и влияние элементов на графитизацию чугуна.- В кн.: Металловедение и современные методы термической обработки чугуна. М.: Машгиз,I1955, с.3-24.

14. Гуляев А.П. Металловедение.-М.: Металлургия, 1978, 648 с.1.¡.ТЕ ВОК TSC НО Fräi Forscfi-Hs kitВ 8^096k). 331.20.60LL1A/6EPS. HU6HFSI, MUL W T В.С.I.HAL,.; I960, V.8,X/-Z,P./<i9.

15. Ассонов А.Д. Высокопрочный хромистый ковкий чугун.-В кн.: Металловедение и современные методы термической обработки чугуна. Машгиз, 1955, с.218-225.

16. Ланда А.Ф. Методика выбора рациональных составов и режимов отжига ковкого чугуна в нейтральной атмосфере.- В кн.: Металловедение и современные методы термической обработки чугуна. Машгиз, 1955,с.284-291.

17. Соболев Б.Ф. Интенсификация отжига автомобильных отливок из ковкого чугуна.- В кн.: Вопросы литейного производства и термической обработки чугуна.Машгиз, 1956,с.78-95.

18. Хорошев И.И. Продолжительность отжига модифицированного ковкого чугуна.- Литейное производство, 1963,№ 5,с.8.

19. BOLLIX£Р5V HUGHES Д, МUL //У 71 -Foundry.; /96?, л/-6, ft / 72J 7S-/P6.

20. Ассонов А.Д. Ускоренный отжиг белого чугуна с повышенным содержанием хрома.-В кн.: Ковкий чугун. Тезисы докладов. ВНИТОЛ. М.: Машгиз, 1954, с.150-161.

21. Ассонов А.Д. Высокопрочный хромистый ковкий чугун.-В кн.: Металловедение и современные методы термической обработки чугуна. Машгиз, 1955,с.218-225.

22. Соболев Б.Ф. Модифицирование ковкого чугуна алюминием и ферротитаном.- Литейное производство,1953,№ 6,с.19-22.

23. Соболев Б.Ф. Влияние модифицирования ковкого чугуна алюминием и ферротитаном на графитизацию и механические свойства.- В кн.: Ковкий чугун. Тезисы докладов.ВНШШ. М.: Машгиз, 1954,с.221-252.

24. Шалашов Б.А. Влияние предварительной радиационно-тер-мической обработки на графитизацию ковкого чугуна.- Литейное производство, 1965,J 2,с.25-26.

25. Торопанов А.П. Модифицированные ковкие чугуны. Машгиз, 1947, 273 с.

26. Криштал М.А. .Титенский Э.Г. Модифицирование ковкого чугуна с высоким содержанием хрома.- Литейное производство, i960,J 9,с.33-35.

27. Криштал М.А. Нейтрализация хрома в ковком чугуне.-Ли-тейное производство, 1959, В 7, с.34-35.

28. Бударин И. Т., Фу клев В. А. Отжигаемое ть и прочность ковкого чугуна ваграночной плавки,модифицированного 5с , ß ж SS Литейное производство, 1963,J& II, с.42.

29. Бударин И.Т.,Фуклев В.А. Влияние sS , Sc и ß на свойства ковкого чугуна. Литейное производство,1967,$ 5,с.38.

30. Некрытый С.С. Производство ковкого чугуна.- М.: Машгиз, 1945, 472 с.зъ.ншмаууял тЯе Vc^oofin о££Г£ founazyFOUndfJ/. 196i 1/.96. У-Р Р М5-/52.

31. Таланов П.И.,Кукина P.A. Комплексное микролегирование ваграночного ковкого чугуна в мелкосерийном производстве.- Литейное производство, 1966,Ш 5, с.29.

32. Шапиро A.A.,Зинченко В.А.,Топуз В.А.,Коваль A.A. Влияние сурьмы на графитизацию и механические свойства ковкого чугуна. Литейное произвол с тво,1981, Дз 2, с. 4-5.

33. Топуз В.А.,Полонский Б.М.,Коваль A.A. Влияние сурьмы на отжиг и некоторые свойства ковкого чугуна.- В кн.: Прогрессивная технология литейного цроизводотва в тракторном и сельскохозяйственном машиностроении. Ростов н/Д.,1978,0.63-71.

34. Комолов В.И.»Коновалов А.Т.,Пташкин М.Ф.Производство модифицированного ковкого чугуна.- Литейное производство,1964, В 5,с.41.

35. Куртов И.Ф.»Захаров В.А.»Чичагова Н.П.,Рябоконь C.B. Влияние ßc zß на сокращение отжига белого чугуна.- Литейное производство,1957,1 12,с.20-21.

36. Садчиков В.Я. Исследование и разработка модифицированных графитизированных сталей и методов повышения их эксплуатационных свойств. : Автореф. дисс. . канд.техн.наук.- Новочеркасск, 1981.

37. Звуков A.A.,Волощенко М.В.,Шалашов В.А. Комплексное модифицирование в производстве высокопрочного чугуна.- Литейное производство, 1976,№ 7,с.6-9.

38. Александров H.H.,Мильман Б.С. и др. Технология получения и свойства высокопрочного чугуна с вермикулярным графитом.- Литейное производство,1976,№ 8,с.12-14.

39. Александров H.H.»Мильман Б.С. и др. Модифицирование чугуна комплексными лигатурами с РЗМ и итрием.- Литейное произвол ство, 1975,J& 7,с.3-5.

40. Шебатинов М.П. Роль модификаторов в процессе формирования включений графита шаровидной формы.- Литейное производство, 1979, $ 1,с.2-4.

41. Шаповаленко A.A.,Кальян В.А. Модифицирование серого чугуна РЗМ.- Литейное производство,!979,1 12, с.23.

42. Щегловитов Л.А. ,Кацаран Г.К. ,3елепукин П.А. Модифицирование сталей лигатурами с РЭМ.- Литейное производство, 1976,$ 3,с.19-20.

43. Примеров С.Н.,Бабаскин Ю.З. и др. Влияние модифицирования РЗМ на трещиноустойчивость отливок из перлитной стали.-Литейное производство, 1976,$ 6,с. 12-13.

44. Назаренко В.Р. Дузан П.П. ,Майборода В.П. ,П1ипиленко A.M.,Юга А.И. Износостойкость стали 45Л , модифицированной церием.- Литейное цроизводетво,1979,$ 9,с.9.

45. Белай Г.Е.,Яценко А.И.,Татарчук A.B.»Герасимова Т.И. Влияние модифицирования РЗМ на трещиноустойчивость стальных отливок.- Литейное производство,1979,$ 10,с.6.

46. Бугаев A.M.Дьяченко С.С.,Тарабанов В.П.»Петриченко A.M.,Борисов И.А. Модифицирование церием стали 15ХЗМ1ФЛ.- Литейное производство,1978,$ 3,с.14-15.

47. Болотский В.Д. Дудокормов Д.Н. Ковкий чугун модифицированный церием.- Литейное производство, 1961,$ II,с.22.

48. Белай Г.Е.»Герасимова Т.И.,Яценко А.И. Кинетика графи-тизации цериевого чугуна.- Литейное производство,1964,$ 7,с.22.

49. Ильинский В.А.и др. Модифицирование ковкого чугуна РЗМ и медью.- Литейное производство, 1974,$ 5,с. 14-15.

50. Храпковский Э.Я.- В кн.: Модифицирование чугуна.ч.1. М.-Л. »Издательство АН СССР, 1942,с.85.

51. Хорошев И.И. О методике оцределения числа гнезд углерода отжига в отливках ковкого чугуна.- Заводская лаборатория, т.19,1953,В 3,с.322-325.

52. Первиль В.И. О методике количественной металлографии оценки неметаллических включений в белом и ковком чугуне. В кн.: Прогрессивная технология литейного производства в тракторном и сельскохозяйственном машиностроении.Ростов н/Д.,1979,с.88-90.(РИСХМ).

53. Налимов В.В. Применение математической статистики при анализе вещества.- М.: Физматгиз,1960, 430 с.

54. Зайцева Е.И.»Родионова Г.П.,Романов A.A. и др. Определение состава неметаллических включений в стали,обработанной редкоземельными элементами.- Заводская лаборатория,т.32,1966, й 9,оЛ055-1056.

55. Батцров В.А.»Иодковский С.А.,Дуб B.C. и др. Микрорент-геноспектральное исследование оксидных включений в легированных сталях.- В кн.: Вопросы технологии выплавки легированных сталей. М.: ЦНИИТМАШ, 1975,с.4-10.

56. Горский В.Г.»Бродский В.З. О симплекс-планах первого порядка и связанных с ними планах второго порядка.В кн.: Новые идеи в планировании эксперимента.М.,Наука, 1969,с.59-117.

57. Баринов H.A.,Волков В.И. Кремнистый ковкий чугун.Литейное производство,1950,№ 2, с.27-29.

58. Иванов Д.П.Синтетический чугун,свойства и методы его получения.- Литейное производство, 1972,1110, с. 1-5.

59. Бидуля П.Н. ,Шульте Г.Ю.,Пелих В.Н.,Младова А.А.,Шерс-тюк A.A.»Мирошниченко Л.С. Неметаллические включения в ковком чугуне.- Литейное производство,I96I,№ I,с.25-27.

60. Шульте Г.Ю. Неметаллические включения в ковком чугуне. -В кн.: Неметаллические включения и газы в сплавах.Тезисы докладов республиканской научно-технической конференции.Запорожье , 1976 , с . 17-18.

61. Хорошев И.И.,Первиль В.И. Исследование влияния модифицирования на распределение сульфидов в ковком чугуне.- В кн.: Интенсификация и контроль технологических процессов в сельхозмашиностроении. Ростов-на-Дону,1974,с.22-24.(РИСХМ).

62. Дедок Г.Я.,Живица И.В.,Шульте Г.Ю. Количественная оценка неметаллических включений в белом и ковком чугуне.- В кн.: Неметаллические включения и газы в сплавах.Тезисы докладов республиканской научно-технической конференции.Запорожье, 1976, с.22-24.

63. Шульте Г.Ю.,Бидуля Г.Н. О форме графита в ковком чугуне.- Литейное производство, 1962, iß 1,с.28.

64. ТитбиМ i/annequiß. Ind Eng. Cfiern, ¡952, М, /292

65. Куманин И.Б. Вопросы теории литейных процессов. М.:Машиностроение,1976, 216 с.

66. Клецкин Г. И., Ту хин Э.Х.»Непомнящий В.Н. О выборе модификаторов серого чугуна.- Литейное производство,1978,$ 2, с.5-6.

67. Хорошев И.И. Влияние предварительного изотермического нагрева на возникновение центров графитизации при отжиге ковкого чугуна. Доклады академии наук СССР, том 94,$ 1,1954, с.45-48.

68. Хорошев И.И. Продолжительность отжига модифицированного ковкого чугуна.- Литейное производство,1963,$ 5,с.8.

69. Хорошев И.И. Теоретические основы и практика ускоренного отжига ковкого чугуна.В кн.: Теоретические основы производства ковкого чугуна и графитизированной стали. Издательство Ростовского университета,1966,с.3-14.

70. Куртов И.Ф.»Захаров В.А. и др. Производство ковкого чугуна,модифицированного висмутом и бором.- Литейное производство,1959,$ 8,с.31.

71. Куртов И.Ф. Опыт производства модифицированного ковкого чугуна.- В кн.: Развитие производства ковкого чугуна.- М.: Машгиз, 1963,с.47-64.

72. Фоминых И.П. и др. Сравнительная эффективность боро-содержащих модификаторов.- Литейное производство,1967,$ 5,с.40.

73. Тодоров Р.П. Структура и свойства ковкого чугуна. М.: Металлургия,1974, 159 с.

74. Дудников И.А. ,Парецкий А.Ф. Ковкий чугун с повышенным содержанием хрома.- Литейное производство,1978,$ 8,с.II.

75. Криттал М.А.Дитенский Э.Г. Свойства и обрабатываемость модифицированных ковких чугунов с повышенным содержанием хрома. -В кн.: Развитие производства ковкого чугуна. М.: Машгиз, 1963,0.111-118.

76. Соболев Б.Ф. Интенсификация отжига автомобильных отливок из ковкого чугуна.- В кн.: Металловедение и современные методы термической чугуна. Машгиз, 1954,с.222-252.

77. Пташкин М.Ф.Коновалов А.Т.,Садреев Б.А. О нейтрализации хрома в ковком чугуне.- Литейное производство,1966,й 6, с.28-30.

78. Дронюк H.H.,Океанов В.А.Дамбазаров A.M.Значковский О.Я. Сравнительная хладостойкость высокопрочного и ковкого чугуна.- Литейное производство, 1982,Jß 9,с.8-10.

79. Дронюк H.H. Влияние термообработки на хладостойкость высокопрочного чугуна.- Литейное производство,1983,Л 8,с.7-8.101. Ви&пЯЛ Ше ejects ж^Сго*mic/toßiгисtuАгси/у sedcon ляс&еДгъ t^&sz •tinp. hans. /¡mez. Го(ллагуп?ег&> SO с. s Pfüincs/M

80. Lopez IR. Tiamp ¿n ¿-as/ ¿ч<оп, focin-cfag Manag and Т^еЛло^. /3??, S0-&3.

81. Белан Л.Н.,Любченко А.П.,Чернобурова Л.Г. Особенности формирования фазового состава итриевого и итрийсурьмянистого чугунов.- Литейное производство, 1972,J£ II,с. 15.

82. Ващенко К.И.,Софрони Л.- В кн.: Магниевый чугун. М.Киев, Машгиз,I960, 524 с.

83. Гиршович Н.Г. ,Барышевский П.М.,Шевчук П.Т. Влияниесеры на структуру и свойства ковкого чугуна,- Литейное производство ,1368, 3,с.42-44.

84. Александров Н.Н.,Мильман B.C. Совершенствование модификаторов и свойств высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Литейное производство,1980,tè I,с.12-12.

85. A.c.të 1062293 (СССР). Модификатор для чугуна./Шту ль-ман Д.И.,Шапиро A.A.,Топуз В.А.,Коваль А.А.,Лещенко А.П.-Опубл. в Б.И. ,1983,iê 47.

86. A.c.JÍ9 1036789 (СССР). Чугун./Топуз В.А.,Коваль A.A., Лещенко А.П.,Штульман Д.И.,Шапиро A.A.- Опубл. в Б.И.,I983,Jf¿ 31.