Применение комплексных модификаторов продиктовано несколькими причинами:
· совместное действие двух и более модификаторов усиливает эффект, получаемый при использовании одиночного модификатора. Это связано с отмеченным выше зарождением центров кристаллизации на нерастворимых примесях в слое жидкой фазы с диффузионным переохлаждением, обусловленным введением растворимой примеси (особенно поверхностно-активной);
· при использовании комплексного модификатора создается возможность минимизировать содержание каждого из его компонентов, что облегчает выполнение условий ограничения состава сплава по примесям;
· сочетание модификаторов с физическими воздействиями усиливает эффект от действия модификаторов и создает возможность получения особо-мелких и специальных структур.
Различают комплексные модификаторы трех типов:
· рафинирующие, содержащие активные элементы Mn, Si, Са, Mg, Al, P3M и др.;
· упрочняющие, содержащие карбиды, бориды, нитриды, которые образуются в сплаве в результате взаимодействия соответствующих элементов и способствуют дисперсионному упрочнению основы;
|
|
· рафинирующе-упрочняющие, которые содержат активные элементы и соединения.
Модификаторы, содержащие такие активные элементы, как РЗМ, Ва, Са, являются эффективным средством изменения природы и формы неметаллических включений, получения наиболее предпочтительного типа оксидных включений в оболочке сульфидов.
Получило применение модифицирование стали нитридами ванадия, титана, циркония, алюминия путем введения в сталь специальных лигатур или азотированных ферросплавов. В результате в стали при закалке и последующем отпуске выделяются нитридные и карбонитридные дисперсные частицы. При модифицировании конструкционных сталей нитридами ванадия происходит измельчение аустенитного зерна на 3-4 балла, повышение пластичности, ударной вязкости и прочности.
Таблица 5 Комплексные модификаторы.
Металл (сплав) | Модификатор | Примечание |
Серый чугун | Fe-Si-Ca + Al, Ti, Ce, La | |
Серый чугун с пониженным углеродным эквивалентом С + 0,3 Si (3,5-3,7) | Si-Mn-Zr | Цель: получение чугуна с пластинчатым графитом |
Сталь | РЗМ с силикокальцием, ферромарганцем, ферросилицием | Цель: удаление сульфидов церия |
Сталь | Ti-B-Ca, Ti-Ce-B, Mg-Zr-Ce, Ti-V-Ca | |
Алюминиевые сплавы | Ti+В.смеси хлористых и фтористых солей (хлористый натрий, фтористый натрий, хлористый калий и криолит) | Цель: получение более дисперсных и стабильных интерметаллидов |
Ковкий чугун | Al + Bi + B | Цель: сокращение продолжительности отжига |
Высокопрочный чугун с вермикулярным графитом | Mg + Ti, Y, Ce, Ca | Цель: получение разобщенных, утолщенных включений с округлыми концами (компактнее пластинчатого графита) |
Особенностью модифицирования стали комплексными сплавами является то, что параллельно с измельчением структуры меняются природа и форма неметаллических включений, снижается в 1,5-2,0 раза загрязненность границ аустенитных зерен оксидными, сульфидными и нитридными включениями, повышается равномерность распределения структурных составляющих, обеспечивается увеличение пластичности и ударной вязкости стали.
|
|
При производстве чугуна с шаровидным графитом наряду с раздельными модификаторами (магний либо церий) применяют комплексный модификатор (магний + церий). Добавка церия к магнию нейтрализует действие вредных примесей (титан, алюминий, свинец, сурьма, мышьяк, висмут, олово), крайне вредно влияющих на качество чугуна, модифицированного магнием. Примеры комплексных модификаторов приведены в табл. 5.