ВЛИЯНИЕ СОСТАВА ШИХТЫ И ВВОДИМЫХ ДОБАВОК НА СОСТАВ И СВОЙСТВА СЕРОГО ЧУГУНА

В настоящее время чугун является одним из самых применяемых материалов в тяжелой промышленности, металлургических и машиностроительных отраслях, станкостроении. Популярность чугуна обусловлена его механической твердостью, высокой сопротивляемостью износу, простотой обработки и дешевизной производства [1].  Возможность воздействовать на строение чугуна, варьируя химический состав, условия кристаллизации, термической обработки, делает чугун универсальным литейным материалом с довольно широким комплексом эксплуатационных свойств [3].

Объектом исследования является серый чугун, отливаемый в литейном цехе Ярославского электровозоремонтного завода имени Б. П. Бещева

Цель работы заключалась в изучении влияния различных вводимых добавок в состав шихты на свойства готового чугуна и построения зависимостей по полученным данным.

Для достижения цели решались следующие задачи:

1. Определение химического состава чугуна, а именно, содержание фосфора, кремния, марганца и углерода.

2. Построение зависимости твердости чугуна от химического состава.

3. Изучение влияния исходной шихты на химический состав чугуна.

4. Определение влияние температуры процесса в печи на содержания фосфора и кремния в готовом изделии.

Для исследования свойств чугуна были изучены 3 образца чугунных колодок, взятых в разное время с конвейера. После забора проб, их остудили, просверлили и получили стружку. Далее были проведены анализы, описанные в ГОСТ 28473-90 «ЧУГУН, СТАЛЬ, ФЕРРОСПЛАВЫ, ХРОМ, МАРГАНЕЦ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ», в результате которых получили данные по химическому составу чугуна. Помимо химического состава, все три образца имеют разную твердость. Определили твердость по методу Бринеля и из полученных данных составили таблицы и диаграммы.

Таблица 1.

Химический состав чугуна

Рисунок 1. Сравнительный химический состав по всем трем образцам

Рисунок 2. Химический состав чугуна при разной величине твердости

Из полученных диаграмм можно сделать вывод, что повышенное содержание фосфора и марганца снижает пластичность и несколько увеличивает твердость готовых изделий, в то время как, кремний придает чугуну хрупкость и уменьшает его твердость [2]. Образец №3 обладает наибольшей твердостью.

В ходе исследований была проведена оценка влияния химического состава на свойства готовых изделий. Была освоена методика определения содержания фосфора, марганца, кремния в чугунах фотометрическим и титриметрическим методом. Приведены диаграммы содержания различных химических элементов в разных образцах чугуна, а также зависимость твердости готового изделия от его состава. Определено влияние содержания элементов на твердость готовых изделий. Повышенное содержания марганца и фосфора увеличивают твердость чугуна, а кремний ее уменьшает.

Полученные зависимости позволяют прогнозировать содержание элементов в готовом изделии и могут быть использованы при разработке новых составов износостойких чугунов. Это позволит ускорить процесс изготовления чугуна с требуемыми характеристиками, а значит снизить затраты на производство.