Улучшение свойств серого чугуна кремнийдиоксид и углеродными наноструктурами

Повышение требований к эксплуатационным характеристикам в современной промышленности вынуждает использовать материалы, способные работать при повышенных нагрузках. Не стала исключением металлургическая отрасль, где производству все чаще требуются отливки из серого чугуна (СЧ) высоких марок. Улучшение свойств серого чугуна и сталей достигается только за счет эффективного легирования и модифицирования, позволяющего устранить дефекты, измельчить зерно. В настоящее время в промышленности используется свыше 500 действующих типов модификаторов, большинство из них многокомпонентные, количество различных добавок меняется от 2 до 15 компонентов. Очень часто основным компонентом является кремний - эффективный графитизатор и раскислитель. Добавки остальных компонентов служат для усиления эффекта модифицирования, повышения «живучести» модификаторов, а также для изменения формы включений графита в чугуне. Часто добавки для легирования представляют собой редкоземельные металлы и другие компоненты, значительно удорожающие конечный продукт. В настоящее время при высокой конкурентной составляющей требуется повышение эффективности модификаторов с учетом экономической составляющей. Для этого в данной работе проведено исследование влияния нанодобавок с повышенной химической активностью углерода и кремния. Рассмотрены теоретические аспекты модифицирования, основные сложности, не вписывающиеся в рамки теории зарождения центров кристаллизации. Произведено модифицирование чугуна тремя различными составами модификаторов, включающих в себя: - состав 1 - заменено 50 % стандартного металлургического графита на дисперсный графитизированный углерод с содержанием 0,20 % масс. углеродных многослойных нанотрубок; - состав 2 - наногранулы диоксида кремния (89-90 %) + аморфный углерод в разных концентрациях; - состав 3 - смесь составов 1 и 2 в пропорции 30 % на 70 %. Выплавка серого чугуна происходила в стандартном режиме плавки согласно действующей технологической инструкции. Разливка расплава производилась двумя способами: 1) заливка расплава на модификатор сверху; 2) «сандвич»-процесс. Действие модификатора оценивали с помощью испытаний прочности модифицированных образцовнаразрыв. Модификаторывсехсоставовпоказалиприроствременногосопротивления (HB). Испытанные образцы подверглись исследованию методами сканирующей электронной микроскопии (СЭМ). Приведено теоретическое обоснование эффективности использования дисперсных смесевых модификаторов.