Исследование процесса плавления ферросплава ФС65РЗМ15 в жидком чугуне
Проведены исследования процессов, протекающих при плавлении ферросплава ФС65РЗМ15 в жидком чугуне. С использованием закалочно-структурного метода исследована диффузия и физико-химическое взаимодействие основных компонентов системы «ферросплав - жидкий чугун». Показано, что параллельно с процессом пл...
Saved in:
| Published in: | Процессы литья |
|---|---|
| Date: | 2010 |
| Main Authors: | , , , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2010
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49820 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Исследование процесса плавления ферросплава ФС65РЗМ15 в жидком чугуне / В.Б. Бубликов, В.П. Латенко, В.В. Суменкова, А.И. Хоменко, Е.П. Нестерук, Ю.Д. Бачинский, В.Я. Хоружий, Т.В. Зеленская // Процессы литья. — 2010. — № 4. — С. 12-19. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860081831818297344 |
|---|---|
| author | Бубликов, В.Б. Латенко, В.П. Суменкова, В.В. Хоменко, А.И. Нестерук, Е.П. Бачинский, Ю.Д. Хоружий, В.Я. Зеленская, Т.В. |
| author_facet | Бубликов, В.Б. Латенко, В.П. Суменкова, В.В. Хоменко, А.И. Нестерук, Е.П. Бачинский, Ю.Д. Хоружий, В.Я. Зеленская, Т.В. |
| citation_txt | Исследование процесса плавления ферросплава ФС65РЗМ15 в жидком чугуне / В.Б. Бубликов, В.П. Латенко, В.В. Суменкова, А.И. Хоменко, Е.П. Нестерук, Ю.Д. Бачинский, В.Я. Хоружий, Т.В. Зеленская // Процессы литья. — 2010. — № 4. — С. 12-19. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Процессы литья |
| description | Проведены исследования процессов, протекающих при плавлении ферросплава ФС65РЗМ15 в жидком чугуне. С использованием закалочно-структурного метода исследована диффузия и физико-химическое взаимодействие основных компонентов системы «ферросплав - жидкий чугун». Показано, что параллельно с процессом плавления интенсивно протекает диффузионный перенос кремния и РЗМ в чугун, а железа – в ферросплав. Определены скорости диффузии кремния и железа в переходной зоне. Содержание РЗМ в зоне плавления в несколько раз меньше по сравнению с исходным ферросплавом. Повышение температуры жидкого чугуна на 50 0С в два раза уменьшает ширину переходной зоны и увеличивает скорость встречной диффузии химических элементов.
Проведено дослідження процесів, що протікають при плавленні феросплаву ФС65РЗМ15 в рідкому чавуні. З використанням гартівно-структурного методу досліджені дифузія і фізико-хімічна взаємодія основних компонентів системи «феросплав - рідкий чавун». Показано, що паралельно з процесом плавлення інтенсивно протікає дифузійний перенос кремнію і РЗМ в чавун, а заліза - в феросплав. Визначено швидкості дифузії кремнію та заліза у перехідній зоні. Вміст РЗМ в зоні плавлення в кілька разів менше в порівнянні з вихідним феросплавом. Підвищення температури рідкого чавуну на 50 0С в два рази зменшує ширину перехідної зони та збільшує швидкість зустрічної дифузії хімічних елементів.
Researches of the processes proceeding at ferroalloy FeSi65REM15 fusion in liquid cast iron are conducted. By using of a quenching-structural method diffusion and physico-chemical interaction of the basic components of system «ferroalloy - liquid metal» are investigated. It is shown that in parallel with fusion process diffusion transfer of silicon and REM in cast iron and iron in ferroalloy are intensively proceed. Speeds of silicon and iron diffusions in a conversion zone are defined. REM content in a melting zone is several times less s in comparison with initial ferroalloy. Rise of liquid cast iron temperature on 50 0С twice reduces the width of a conversion zone and increases speed of chemical elements counter diffusion.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:16:46Z |
| format | Article |
| fulltext |
12 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 4 (82)
Получение и обработка расплава
10. Захаров Н. И., Троцан А. И. Учет в законе Сивертса фактора воздействия на движу-
щийся металл электростатического поля // Там же. − 2009. − № 3. − С. 15-16.
11. Баканов К. П., Бармотин И.П., Власов Н. Н. Рафинирование стали инертным газом.
− М.: Металлургия, 1975. − 229 с.
12. Борнацкий И. И., Мачикин В. И., Живченко В. С. Внепечное рафинирование чугуна и
стали. − Киев: Техника, 1979. − 167 с.
13. Захаров Н. И., Троцан А. И., Дюдкин Д. А. Массообменные процессы внепечной дегаза-
ции стали. − Донецк: NORD PRESS, 2009. − 156 с.
Поступила 22.02.2010
уДк 669.162.275:669-154
в. б. бубликов, в. П. латенко, в. в. суменкова,
а. и. хоменко*, е. П. нестерук, Ю. Д. бачинский,
в. я. хоружий, т. в. Зеленская
Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев
*Институт проблем материаловедения НАН Украины, Киев
исслеДование Процесса Плавления ФерросПлава
Фс65рЗм15 в жиДком чугуне
Проведены исследования процессов, протекающих при плавлении ферросплава ФС65РЗМ15
в жидком чугуне. С использованием закалочно-структурного метода исследована диффу-
зия и физико-химическое взаимодействие основных компонентов системы «ферросплав
- жидкий чугун». Показано, что параллельно с процессом плавления интенсивно протекает
диффузионный перенос кремния и РЗМ в чугун, а железа – в ферросплав. Определены ско-
рости диффузии кремния и железа в переходной зоне. Содержание РЗМ в зоне плавления в
несколько раз меньше по сравнению с исходным ферросплавом. Повышение температуры
жидкого чугуна на 50 0С в два раза уменьшает ширину переходной зоны и увеличивает ско-
рость встречной диффузии химических элементов.
Ключевые слова: чугун, плавление, модифицирование, ферросплав, диффузия, фазовый
состав.
Проведено дослідження процесів, що протікають при плавленні феросплаву ФС65РЗМ15 в
рідкому чавуні. З використанням гартівно-структурного методу досліджені дифузія і фізико-
хімічна взаємодія основних компонентів системи «феросплав - рідкий чавун». Показано, що
паралельно з процесом плавлення інтенсивно протікає дифузійний перенос кремнію і РЗМ
в чавун, а заліза - в феросплав. Визначено швидкості дифузії кремнію та заліза у перехідній
зоні. Вміст РЗМ в зоні плавлення в кілька разів менше в порівнянні з вихідним феросплавом.
Підвищення температури рідкого чавуну на 50 0С в два рази зменшує ширину перехідної зони
та збільшує швидкість зустрічної дифузії хімічних елементів.
Ключові слова: чавун, плавлення, модифікування, феросплав, дифузія, фазовий склад.
Researches of the processes proceeding at ferroalloy FeSi65REM15 fusion in liquid cast iron are
conducted. By using of a quenching-structural method diffusion and physico-chemical interaction
of the basic components of system «ferroalloy - liquid metal» are investigated. It is shown that in
parallel with fusion process diffusion transfer of silicon and REM in cast iron and iron in ferroalloy
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 4 (82) 13
Получение и обработка расплава
are intensively proceed. Speeds of silicon and iron diffusions in a conversion zone are defined.
REM content in a melting zone is several times less s in comparison with initial ferroalloy. Rise of
liquid cast iron temperature on 50 0С twice reduces the width of a conversion zone and increases
speed of chemical elements counter diffusion.
Keywords: cast iron, melting, modifying, farro alloy, diffusion, phase composition.
Постановка проблемы в общем виде. В мировом выпуске литья чугунные отливки
по массе составляют более 75 % [1], в Украине – около 66 %, что объясняется нера-
ционально высоким выпуском стального литья (30,5 %) [2]. Наиболее перспективны-
ми направлениями повышения механических, технологических и эксплуатационных
свойств известных видов чугунов и ресурсосбережения при производстве отливок
являются развитие процессов модифицирования и создание новых эффективных
модификаторов. В чугунолитейном производстве модифицирование обеспечивает
решение следующих основных задач:
– получение в структуре отливок включений графита шаровидной или вермику-
лярной формы;
– предотвращение образования в процессе кристаллизации тонкостенных от-
ливок цементитной фазы (отбела);
– повышение технологических, механических и служебных свойств изделий.
В чугунолитейном производстве Украины преобладает литье из серого чугуна
марок СЧ15 и СЧ20 с невысокими механическими свойствами. В индустриально
развитых странах получили широкое распространение высокие марки серого чугуна
(СЧ25, СЧ30, СЧ35), получаемые с применением модифицирования. Доля высоко-
прочного чугуна с шаровидным графитом в выпуске чугунного литья в Украине со-
ставляет 3,8 %, в странах с развитым машиностроением – более 50 %.
Таким образом, очевидна необходимость структурных изменений в нашем чугу-
нолитейном производстве путем перехода на современные технологии, основанные
на применении высокоэффективных методов модифицирования расплава для по-
лучения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, чугуна с вермикулярным
графитом, а также серого чугуна с прочностью 250-350 МПа. При модифицировании
вначале осуществляется плавление модифицирующего сплава, затем протекают
процессы растворения и физико-химического взаимодействия модифицирующих
элементов с жидким чугуном. Стабильность и эффективность действия модифици-
рования в значительной мере определяются особенностями процессов плавления
и растворения модифицирующих сплавов в жидком чугуне.
Анализ последних исследований и публикаций. Анализ сортамента модифи-
каторов для чугуна, выпускаемых такими известными производителями, как SKW
Giesserei (Германия), Elkem (Норвегия), НПП Технология (Россия) [3] и другие, а
также данных о процессах модифицирования, применяемых на заводах США [4],
показывает, что практически все модификаторы, за небольшим исключением, яв-
ляются сплавами на основе ферросилиция: графитизирующие модификаторы со-
держат 60-75 % Si, а сфероидизирующие графит магниевые лигатуры – 40-50 % Si.
Это подтверждает тот факт, что необходимым условием интенсификации процесса
графитизации при кристаллизации чугуна является создание путем модифициро-
вания неоднородности расплава по содержанию кремния, которая способствует
увеличению числа центров кристаллизации аустенито-графитной эвтектики. В
результате происходит повышение температуры эвтектического превращения.
В качестве графитизирующего модификатора наибольшее распространение
получил 75 %-ный ферросилиций, в состав которого входят более 0,8 % Ca и 1,00-
1,25 % Al [4]. Модифицирующее действие ферросилиция усиливается введением в
его состав бария, стронция, РЗМ, циркония и некоторых других активных модифи-
цирующих элементов [4-6]. К главным факторам, определяющим эффективность
модифицирования, относятся теплофизические процессы, обеспечивающие рас-
14 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 4 (82)
Получение и обработка расплава
плавление модификатора [7], и параллельно протекающие физико-химические
процессы переноса модифицирующих элементов в расплав чугуна [8].
Выделение нерешенной части проблемы. В последнее время активно разви-
ваются методы позднего модифицирования [9,10], при которых предельно сокра-
щается отрезок времени между модифицированием расплава и кристаллизацией,
что позволяет повысить эффективность модифицирования в 1,5-3,0 раза. При не-
большой металлоемкости форм, изготовленных на современных высокопроизво-
дительных автоматических линиях, заливка одной литейной формы осуществляется
на протяжении 5-10 с. Поэтому процессы позднего модифицирования должны быть
малоинерционными, что требует применения быстрорастворимых модификаторов.
Исследования, проведенные методом вращающегося диска с равнодоступной по-
верхностью, показали, что скорость растворения промышленных модификаторов
может существенно различаться [8]. В широких пределах скорость растворения
модификаторов может изменяться и в зависимости от характера межфазного
взаимодействия, которое при внутриформенном модифицировании может быть
поверхностным, слоевым, объемным или комбинированным [11].
Эффективным модифицирующим элементом является церий, влияние которого
на графитизацию чугуна имеет экстремальный характер [12,13]. Модифицирование
лантаном способствует увеличению количества центров кристаллизации шаро-
видного графита и феррита в металлической основе [14]. Наряду с церием лантан
относится к основным элементам цериевой группы РЗМ, в которую также входят
неодим, празеодим и некоторые другие.
Выпускаемый промышленностью сплав ФС30РЗМ30 применяется, главным
образом, в производстве стали и белого чугуна для прокатных валков, но харак-
теризуется низкой модифицирующей способностью по предотвращению отбела
в тонкостенных отливках из высокопрочного чугуна [6], что объясняется недоста-
точным содержанием в нем кремния (30 %) и неблагоприятным для протекания
графитизации соотношением Si/РЗМ. Для графитизирующего модифицирования
чугуна на основе ферросилиция разработан более эффективный модификатор
ФС65РЗМ15 с РЗМ цериевой подгруппы, в % мас.: ~58 Ce, 23 La, 13 Nd, 6 Pr. С учетом
изложенного актуальным является исследование особенностей процесса плавления
ферросплава ФС65РЗМ15 и изменений химического состава в его поверхностном
слое вследствие диффузии химических элементов, результаты которого позволят
оптимизировать технологию модифицирования.
Цель и методика исследований. Целью работы являлось исследование особен-
ностей процесса плавления модифицирующего сплава ФС65РЗМ15 в жидком
чугуне. Исследование проводили с использованием закалочно-структурного
метода. В опытах специально отлитые из сплава ФС65РЗМ15 образцы массой
20-25 г на штанге погружали в нагретый до необходимой температуры жидкий
чугун, находящийся в индукционной печи емкостью 10 кг. Глубина погружения
образцов составляла 100 мм. После выдержки в расплаве в течение ~5 с образцы
извлекали и охлаждали на воздухе. Исследование микроструктуры, фазового и хими-
ческого составов оплавленных образцов проводили на рентгеновском электронном
микроанализаторе РЭММА-102.
Количество фаз в ФС65РЗМ15 определяли с помощью количественного метал-
лографического анализа. Для расчетов использовали двухмерный фактор формы
Ф2, определяемый величиной отношения периметра круга, равновеликого площа-
ди рассматриваемой фигуры, к периметру этой фигуры [15]. Двухмерный фактор
формы Ф2 определяется выражением
2Ф = 2 / 3,545 / ,F Р F Pp =
где F – площадь фигуры; P – периметр фигуры.
Изготовление исходных литых образцов проводили следующим образом: cплав
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. №4 (82) 15
Получение и обработка расплава
ФС65РЗМ15 опытно-промышленной партии расплавляли в индукционной электропечи
в алундовых тиглях, а затем разливали в мелкие алундовые конические тигли высотой
35 мм с диаметром в верхней части 17 мм, в нижней – 8 мм. В процессе охлаждения
в образцы вставляли стальные прутки диаметром 3 мм, длиной 300 мм [16].
Анализ полученных данных, обоснование научных результатов. Процесс рас-
творения твердого ферросплава ФС65РЗМ15 в жидком чугуне с температурой
1400-1450 0С включает нагрев образца до температурного интервала плавления,
который по данным работы [17] для ферросилиция ФС65 составляет 1210-1250 0С,
а для ферросилиция с 30-40 % РЗМ – 1180-1240 0С. При плавлении активно
протекают встречная диффузия химических элементов и физико-химическое
взаимодействие компонентов в системе «жидкий чугун – ферросплав».
Микроструктура образца ферросплава ФС65РЗМ15,
находившегося в жидком чугуне с температурой 1400 0С,
состоит из трех зон (рис. 1): зоны исходного ферро-
сплава 1 с крупноигольчатой структурой, переходной
диффузионной зоны 2 толщиной 210-700 мкм и зоны
плавления 3 толщиной 3 мм и более. Микроструктура
исходного образца в центре (рис. 2) и в области, гра-
ничащей с чугуном, представлена следующими тремя
фазами: крупными иглами темного (Si), серого (FeSi)
и светло-серого (FeSiРЗМ) цветов. В направлении
к границе переходной зоны в результате встречной
диффузии содержание кремния в темных иглах умень-
шается с 98,8-99,9 до 65-68 %, а железа увеличивается
до 25-30 %. Происходит также уменьшение содержания
РЗМ в фазе FeSiРЗМ светло-серого цвета.
В переходной зоне в результате диффузии имеет
место интенсивное снижение содержания кремния,
микроструктура изменяется с крупно- на мелкокристаллическую. Цвет этого участка
шлифа серый, соответствующий фазам FeSi2 и FeSi. Темные кристаллы в этой зоне
обедняются кремнием и становятся светлее.
Рис. 1. Микроструктура образца
ферросплава ФС65РЗМ15 по-
сле пребывания в жидком чугу-
не: 1 – зона исходной структуры;
2 – переходная диффузионная
зона; 3 – зона плавления, ×60
1 2 3
3
1 2 3
а б
в
Рис. 2. Микроструктуры образца
ферросплава ФС65РЗМ15 после
пребывания в жидком чугуне: а –
центр образца; б – у переходной
зоны; в – зона плавления, ×200;
обозначение фаз: 1 – Si , 2 – FeSi
2
,
3 – FeSi, 4 – FeSiРЗМ
4
3
2
3
4
2
4
3
2
1
2
3
4
1
4
2
1
1
2
4
16 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 4 (82)
Получение и обработка расплава
Зона плавления имеет более светлый цвет, поскольку содержит еще меньшее
количество кремния. Кристаллы фаз раздроблены, а фаза с РЗМ наблюдается по
полю шлифа в виде мелких светлых включений (рис. 2, в). Изменение химического
состава фаз в процессе растворения представлено в табл. 1, а результаты количе-
ственного металлографического анализа приведены в табл. 2.
В процессе диффузии фаза из чистого кремния, занимающая в исходном
ФС65РЗМ15 36,58 %, практически исчезает уже возле переходной зоны, переходя
в силициды железа. По мере приближения к чугуну образуется больше фазы FeSi
с высокой температурой плавления (~1410 0С). Эта фаза занимает площадь, пре-
вышающую примерно в 2 раза площадь высококремнистой и более легкоплавкой
(~1212 0С) фазы FeSi
2
. В результате диффузии кремния в чугун количество фазы FeSi
2
уменьшается, однако форма кристаллов остается игольчатой. Площадь, занятая
фазой FeSiРЗМ, незначительно увеличивается. Форма кристаллов этой фазы, рас-FeSiРЗМ, незначительно увеличивается. Форма кристаллов этой фазы, рас-РЗМ, незначительно увеличивается. Форма кристаллов этой фазы, рас-
полагающейся по границам железокремнистых фаз, становится округло-точечной,
тогда как в исходном образце она была крупноигольчатой. Это указывает на способ-
ность фазы FeSiРЗМ коагулировать.
Результаты исследования изменения содержания кремния и железа в извле-
ченных из жидкого чугуна образцах приведены на рис. 3 (выдержка 5 с при 1400 0С)
и 4 (выдержка 4,7 с при 1450 0С). Установлено, что при увеличении температуры
Зона на образце
Площадь фаз, %
Si FeSi2 FeSi FeSiРЗМ
Центр 36,58 47,08 - 16,34
Переходная зона со стороны ФС65РЗМ15 2,01 28,22 53,74 16,06
Зона плавления - 21,62 61,14 17,24
таблица 2. Площади, занимаемые фазами в различных зонах об-
разца Фс65рЗм15
Фаза
Химический состав, %мас.
Si Fe РЗМ
исходный образец
Si 99,64 - -
FeSi2 56,60 43,40 -
FeSiРЗМ 52,82 22,20 24,96
переходная зона
Si 95,98 4,02 -
FeSi2 55,00 45,00 -
FeSi 35,40 64,60 -
FeSiРЗМ 39,51 52,90 7,59
зона плавления
FeSi2 46,15 51,95 -
FeSi 36,52 63,48 -
FeSiРЗМ 47,26 49,27 3,47
таблица 1. изменение состава фаз при плав-
лении ферросплава Фс65рЗм15
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. №4 (82) 17
Получение и обработка расплава
выдержки на 50 0С ширина переходной зоны уменьшается в 2,5 раза – с 700 до
300 мкм. При температуре 1400 0С содержание кремния в переходной зоне образца
снижается с 68 до 40 %мас. со скоростью 5,6 %мас./с, а железа – увеличивается с
20 до 53 %мас./с со скоростью 6,6 %мас./с. При температуре 1450 0С содержание
кремния снижается примерно в 2 раза (с 62 до 30 %мас.) со скоростью 6,8 %мас./с,
а железа – увеличивается с 18 до 68 % мас. со скоростью 12,8 %мас./с. На границе
переходной зоны со стороны ферросплава наблюдается скачкообразное изменение
концентрации кремния и железа.
Анализ полученных результатов показывает, что повышение температуры жид-
кого чугуна ускоряет диффузионные процессы: уменьшается ширина переходной
зоны, увеличивается скорость встречной диффузии, что особенно характерно для
железа. Скорость диффузии железа больше, чем кремния, что объясняется законом
действия масс. Содержание РЗМ в зоне плавления снижается в несколько раз по
сравнению с исходным образцом.
Большая часть извлеченных из жидкого чугуна образцов покрыта коркой, пред-
ставляющей собой затвердевший плавящийся слой с каплевидными образованиями
на поверхности. Наблюдаются также отдельные гладкие участки поверхности, что
свидетельствует об эпизодическом отделении от образцов фрагментов плавящегося
слоя. Фрагменты жидко-твердого слоя ферросплава, отделившиеся под действием
Рис. 3. Изменение содержания кремния и железа в процессе плавления ферросплава
ФС65РЗМ15 в жидком чугуне при температуре 1400 0С
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
-200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000
Расстояние, мкм
С
од
ер
ж
ан
ие
к
ре
м
ни
я,
%
Ф
С
65
РЗ
М
15
Переходная зона Зона плавления
200200 0 200 600 1000 1400 1800
30
2200 2600 3000
Расстояние, мкм
35
40
45
50
55
60
65
70
75
С
о
д
е
р
ж
ан
и
е
к
р
е
м
н
и
я,
%
0
10
20
30
40
50
60
70
-200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000
Расстояние, мкм
С
од
ер
ж
ан
ие
ж
ел
ез
а,
%
Ф
С
65
РЗ
М
15
Переходная зона Зона плавления
200200 0 200 600 1000 1400 1800 2200 2600 3000
Расстояние, мкм
70
50
40
30
20
10
0
60
С
о
д
е
р
ж
ан
и
е
ж
е
ле
за
, %
18 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 4 (82)
Получение и обработка расплава
конвективных потоков с поверхности образца, быстро переходят в жидкое состояние
и дальнейшее растворение модифицирующих элементов в расплаве чугуна проис-
ходит предельно интенсивно в условиях жидкофазного смешения.
Приведенные в табл. 3 результаты анализа химического состава фаз вблизи глад-
кого участка на поверхности образца, извлеченного из расплава, свидетельствуют,
что, по сравнению с исходным состоянием (см. табл. 1), в местах, где отсутствует
плавящийся слой, происходит существенное снижение содержания в фазах у по-
верхности образца кремния и РЗМ и увеличение содержания железа.
Вследствие диффузии в фазе тем-
ного цвета, представляющей собой
в исходном образце чистый кремний
(см. табл. 1), содержание кремния сни-
зилось до 92,23 % и появилось 7,77 %
железа. В фазе серого цвета (лебоите)
также уменьшилось содержание крем-
ния с 56,6 до 48,11 %, а содержание
железа увеличилось с 43,40 до 51,89 %.
В светло-серой фазе (FeSiРЗМ) содер-FeSiРЗМ) содер-РЗМ) содер-
жание кремния уменьшилось с 52,82
Цвет фазы
Химический состав, %мас.
Si Fe РЗМ
Темный 92,23 7,77 -
Серый 48,11 51,89 -
Светло-серый 49,63 33,17 17,20
таблица 3. состав фаз вблизи гладкого
участка на поверхности извлеченного из
жидкого чугуна образца
20
30
40
50
60
70
-100 0 100 200 300 400 500 600
Расстояние, мкм
М
ас
со
ва
я
до
ля
S
i,
%
Зона плавленияПереходная зона
Ф
С
65
РЗ
М
15
100
10
20
30
40
50
60
70
80
-100 0 100 200 300 400 500 600
Расстояние, мкм
М
ас
со
ва
я
до
ля
F
e,
%
Зона плавленияПереходная зона
Ф
С
65
РЗ
М
15
100
Рис. 4. Изменение содержания кремния и железа в процессе плавления
ферросплава ФС65РЗМ15 в жидком чугуне при температуре 1450 0С
100 0 100 200 300 400 500 600
Расстояние, мкм
Расстояние, мкм
100 0 100 200 300 400 500 600
70
60
50
40
30
20
М
ас
со
ва
я
д
о
ля
S
i,
%
М
ас
со
ва
я
д
о
ля
F
e
, %
80
70
60
50
40
30
20
10
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 4 (82) 19
Получение и обработка расплава
до 49,63 %, содержание РЗМ – с 24,96 до 17,20 %, а содержание железа увеличи-
лось с 22,00 до 33,17 %. Таким образом установлено, что диффузионные процессы
активно протекают не только в зоне плавления и переходной зоне, но и в твердом
ферросплаве ФС65РЗМ15 вблизи гладких участков на поверхности образца.
выводы
Извлеченный из жидкого чугуна образец плавящегося ферросплава ФС65РЗМ15
после охлаждения на воздухе до комнатной температуры состоит из трех зон: зоны
исходного ферросплава с крупноигольчатой структурой, переходной диффузионной
зоны и зоны плавления. Параллельно с процессом плавления интенсивно протекает
диффузионный перенос кремния и РЗМ через переходную зону и зону плавления в
чугун, и железа из чугуна в зону плавления, переходную зону и примыкающую к ней
часть зоны исходного ферросплава. Кремнийсодержащие фазы в зоне плавления
измельчаются, но сохраняют игольчатую форму, тогда как фаза с РЗМ дробится на
округлые включения.
Установлено, что процесс плавления ускоряется в результате эпизодического от-
деления от образца фрагментов плавящегося слоя. Процесс плавления ферросплава
ФС65РЗМ15 может быть интенсифицирован в результате повышения температуры
жидкого чугуна и увеличения скорости его относительного движения.
1. Мировое производство отливок в 2004 г. // Литейн пр-во. – 2006. – № 2. – С. 23-25.
2. Клименко С. И. Состояние литейного производства в Украине и перспективы его развития
// Там же. – 2008. – № 5. – С. 36-37.
3. Дынин А. Я. Компания НПП – 10 лет непрерывного роста! // Там же. – 2006. – № 5. – С. 6-8.
4. Csonka J. M., Woods J. E. Ductile Iron Trends: Reducing Costs, Improving Quality // Modern
Casting. – 2002. – No 5. – P. – 27-29.
5. Торбьерн С. Исследование продолжительности действия модификаторов в чугуне
с графитом разной формы // Литейн. пр-во. – 1999. – № 6. – С. 11-13.
6. Бубликов В. Б., Берчук Д. Н. Повышение степени модифицирования высокопрочного чугуна
// Металлургия машиностроения. – 2006. – № 5. – С. 31-35.
7. Тарасевич Н. И., Бубликов В. Б., Корниец И. В. Теплофизика взаимодействия модификато-
ров с жидким чугуном // Процессы литья. – 2007. – № 6. – С. 39-46.
8. Верховлюк А. М. Кинетические особенности растворения твердых материалов в расплавах
на основе железа // Там же. – 2004. – № 3. – С. 10-20.
9. Бубликов В. Б. Повышение модифицирующего воздействия на структурообразование
высокопрочного чугуна // Литейн. пр-во. – 2003. – № 8. – С. 20-22.
10. Lerner Y. S., Riabov M. V. Iron Inoculation: An Overview of Methods // Modern Сasting.
–1999. – № 6. – P. 27-31.
11. Бубликов В. Б. Межфазное взаимодействие при внутриформенном модифицировании
чугуна // Процессы литья. –1997. – № 3. – С. 39-48.
12. Бубликов В. Б., Косенко К. Д. Влияние редкоземельных металлов на структуру и свойства
чугунных отливок // Исследования в области компрессорных машин и технологии их
производства. – Сумы: ВНИИкомпрессормаш, 1971. – Вып. 2-3. – С. 161-169.
13. Лахненко В. Л. Процеси взаємодії активних елементів модифікуючих добавок з рідким ме-
талом при одержанні високоміцного чавуну: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. – Київ,
2002. – 20 с.
14. Болдырев Д. А. Внутриформенное модифицирование чугуна магниевым модификатором
с лантаном // Литейн. пр-во. – 2006. – № 5. – С. 10-12.
15. Салтыков С. А. Стереометрическая металлография. – М.: Металлургия, 1970. – 333 с.
16. Бубликов В. Б., Суменкова В. В., Латенко В. П. Исследование процесса растворения
ферросилиция в жидком чугуне // Процессы литья. – 2007. – № 3. – С. 18-23.
17. Гасик Л. Н., Игнатьев В. С., Гасик М. И. Структура и качество промышленных ферросплавов
и лигатур. – Киев: Техника, 1975. – 151 с.
Поступила 25.12.2009
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-49820 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0235-5884 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:16:46Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Бубликов, В.Б. Латенко, В.П. Суменкова, В.В. Хоменко, А.И. Нестерук, Е.П. Бачинский, Ю.Д. Хоружий, В.Я. Зеленская, Т.В. 2013-09-28T14:25:17Z 2013-09-28T14:25:17Z 2010 Исследование процесса плавления ферросплава ФС65РЗМ15 в жидком чугуне / В.Б. Бубликов, В.П. Латенко, В.В. Суменкова, А.И. Хоменко, Е.П. Нестерук, Ю.Д. Бачинский, В.Я. Хоружий, Т.В. Зеленская // Процессы литья. — 2010. — № 4. — С. 12-19. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. 0235-5884 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49820 669.162.275:669-154 Проведены исследования процессов, протекающих при плавлении ферросплава ФС65РЗМ15 в жидком чугуне. С использованием закалочно-структурного метода исследована диффузия и физико-химическое взаимодействие основных компонентов системы «ферросплав - жидкий чугун». Показано, что параллельно с процессом плавления интенсивно протекает диффузионный перенос кремния и РЗМ в чугун, а железа – в ферросплав. Определены скорости диффузии кремния и железа в переходной зоне. Содержание РЗМ в зоне плавления в несколько раз меньше по сравнению с исходным ферросплавом. Повышение температуры жидкого чугуна на 50 0С в два раза уменьшает ширину переходной зоны и увеличивает скорость встречной диффузии химических элементов. Проведено дослідження процесів, що протікають при плавленні феросплаву ФС65РЗМ15 в рідкому чавуні. З використанням гартівно-структурного методу досліджені дифузія і фізико-хімічна взаємодія основних компонентів системи «феросплав - рідкий чавун». Показано, що паралельно з процесом плавлення інтенсивно протікає дифузійний перенос кремнію і РЗМ в чавун, а заліза - в феросплав. Визначено швидкості дифузії кремнію та заліза у перехідній зоні. Вміст РЗМ в зоні плавлення в кілька разів менше в порівнянні з вихідним феросплавом. Підвищення температури рідкого чавуну на 50 0С в два рази зменшує ширину перехідної зони та збільшує швидкість зустрічної дифузії хімічних елементів. Researches of the processes proceeding at ferroalloy FeSi65REM15 fusion in liquid cast iron are conducted. By using of a quenching-structural method diffusion and physico-chemical interaction of the basic components of system «ferroalloy - liquid metal» are investigated. It is shown that in parallel with fusion process diffusion transfer of silicon and REM in cast iron and iron in ferroalloy are intensively proceed. Speeds of silicon and iron diffusions in a conversion zone are defined. REM content in a melting zone is several times less s in comparison with initial ferroalloy. Rise of liquid cast iron temperature on 50 0С twice reduces the width of a conversion zone and increases speed of chemical elements counter diffusion. ru Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України Процессы литья Получение и обработка расплавов Исследование процесса плавления ферросплава ФС65РЗМ15 в жидком чугуне Article published earlier |
| spellingShingle | Исследование процесса плавления ферросплава ФС65РЗМ15 в жидком чугуне Бубликов, В.Б. Латенко, В.П. Суменкова, В.В. Хоменко, А.И. Нестерук, Е.П. Бачинский, Ю.Д. Хоружий, В.Я. Зеленская, Т.В. Получение и обработка расплавов |
| title | Исследование процесса плавления ферросплава ФС65РЗМ15 в жидком чугуне |
| title_full | Исследование процесса плавления ферросплава ФС65РЗМ15 в жидком чугуне |
| title_fullStr | Исследование процесса плавления ферросплава ФС65РЗМ15 в жидком чугуне |
| title_full_unstemmed | Исследование процесса плавления ферросплава ФС65РЗМ15 в жидком чугуне |
| title_short | Исследование процесса плавления ферросплава ФС65РЗМ15 в жидком чугуне |
| title_sort | исследование процесса плавления ферросплава фс65рзм15 в жидком чугуне |
| topic | Получение и обработка расплавов |
| topic_facet | Получение и обработка расплавов |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49820 |
| work_keys_str_mv | AT bublikovvb issledovanieprocessaplavleniâferrosplavafs65rzm15vžidkomčugune AT latenkovp issledovanieprocessaplavleniâferrosplavafs65rzm15vžidkomčugune AT sumenkovavv issledovanieprocessaplavleniâferrosplavafs65rzm15vžidkomčugune AT homenkoai issledovanieprocessaplavleniâferrosplavafs65rzm15vžidkomčugune AT nesterukep issledovanieprocessaplavleniâferrosplavafs65rzm15vžidkomčugune AT bačinskiiûd issledovanieprocessaplavleniâferrosplavafs65rzm15vžidkomčugune AT horužiivâ issledovanieprocessaplavleniâferrosplavafs65rzm15vžidkomčugune AT zelenskaâtv issledovanieprocessaplavleniâferrosplavafs65rzm15vžidkomčugune |