Как показывают проведенные исследования, во всех случаях, когда графит имеет шаровидную форму, в жидком состоянии чугун обладает высоким поверхностным натяжением – в 1,3-1,5 раза выше, чем поверхностное натяжение жидкого чугуна с тем же содержанием углерода, кремния и марганца. В исходном чугуне поверхностное натяжение колеблется в пределах 950-1020 дин/см, а после обработки шлаками при образовании шаровидного графита оно составляет 1450-1500 дин/см.
Было установлено, что шаровидный графит образуется при общем газосодержании в чугуне ~ 10 см3/100 г (табл. 16). На образование шаровидного графита при обработке шлаками в условиях электромагнитного перемешивания благоприятное влияние также оказывает добавление в шлак дробленого силикокальция, что приводит к уменьшению длительности процесса обработки шлаками и их перемешивания с расплавом.
Проведенное исследование подтвердило большое значение интенсивного электромагнитного перемешивания расплава для достижения высоких скоростей реакций на границе металл – шлак, обеспечивающих существенное изменение физико-химических свойств расплава и обусловленной им структуры чугуна при его последующей кристаллизации. К такому же результату приводит кристаллизация с применением высокого вакуума. Исследование кривых охлаждения и структуры чугунов доэвтектического состава показало, что при выплавке и последующем замедленном охлаждении сплава в обычной атмосфере кристаллизуется типичный пластинчатый графит. Температура эвтектической кристаллизации при этом tЭ.К. ~ 1130°С. Более быстрое охлаждение при этих же условиях приводит к некоторому понижению tЭ.К. до уровня 1100°С и измельчению графита до размеров графита переохлаждения. Кристаллизация этого же сплава в условиях низкого вакуума (10–4 мм.рт.ст.) протекает при более низкой tЭ.К. = 1060–1080°С и с образованием также мелкодисперсного графита типа графита переохлаждения как при замедленной, так и при повышенной скоростях охлаждения.
Кристаллизация сплава в условиях высокого вакуума (10–4 мм.рт.ст.) протекает при еще более низкой tЭ.К.= 1030-1025°С. что приводит к появлению в структуре графита в случае замедленного охлаждения компактной или неправильной шаровидной формы, а при повышении скорости охлаждения – правильной шаровидной.
При вакуумировании в ковше из жидкого чугуна выделяется до 50-75% растворенных газов. Сообщалось, что водород затрудняет выделение свободного графита и является явно выраженным карбидообразующим элементом. В дальнейшем эти данные подтвердились и в настоящее время не вызывают сомнения. Подчеркивалось, что влияние газов изучено мало, но несомненно, велико. Газы могут различно влиять на процесс кристаллизации чугуна, и наибольшее значение в этом отношении имеет водород.
С понижением давления над расплавом размер графитовых включений уменьшается, и при разрежении около 1 мм.рт.ст. влияние вакуума на размеры включения графита незначительно. Так, установлено, что при переплаве в вакууме с повышением температуры чугуна свыше 1480°С размер графитовых включений был в два раза меньше, чем в чугуне, выплавленном в открытой печи. С дальнейшим понижением давления и повышением температуры до 1700–1800°С весь графит переходит в глобулярную форму.
Установлено также, что при плавке в вакууме количество свободного углерода возрастает с 2,95 до 3,5% и структура чугуна из перлитной с пластинчатым графитом переходит в ферритоперлитную с мелкоточечным графитом. Отмечается, что проведенное исследование и многократная проверка результатов позволили получить однозначный результат: в чистых сплавах Fe–C–H и Fe–C–Si–H, начиная с концентраций 27–30 см3/100 г, водород способствует усилению разветвления графита, уменьшая число включений и делая их более компактными, а в пределе – шаровидными. Последнее прямо указывает, что ответственным за образование шаровидного графита является водород, а различные воздействия на расплав изменяют форму графита лишь только потому, что они изменяют содержание газов и, прежде всего водорода.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.