Формирование рациональной структуры и повышение стабильности свойств графитизированных чугунов для автомобилестроения их модифицированием и микролегированием Болдырев Денис Алексеевич

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Страница автора: Болдырев Денис Алексеевич

Болдырев Денис Алексеевич. Формирование рациональной структуры и повышение стабильности свойств графитизированных чугунов для автомобилестроения их модифицированием и микролегированием: дис. ... доктора технических наук: 05.16.09 / Болдырев Денис Алексеевич;[Место защиты: Самарский государственный технический университет].- Самара, 2013. - 332 стр.

Содержание к диссертации

Введение

1. Особенности формирования структуры и свойств графитизированных конструкционных чугунов.. 18

1.1. Серые чугуны с пластинчатой формой графита (СЧПГ) 18

1.1.1. Влияние модифицирующих элементов на зарождение и рост пластинчатого графита в чугуне .. 18

1.1.2. Микролегирование как метод управления свойствами СЧПГ через изменение их структурного состояния 28

1.2. Высокопрочные чугуны с шаровидной формой графита (ВЧШГ) 39

1.2.1. Технологические методы управления формированием шаровидной формы графита в чугуне 39

1.2.2. Особенности структурообразования ВЧШГ при внутри-форменном модифицировании 53

1.2.3. Влияние графитизирующего модифицирования на струк-турообразование ВЧШГ 56

1.2.4. Микролегирование как метод управления свойствами ВЧШГ через изменение их структурного состояния 58

1.3. Влияние модифицирования и микролегирования на структуру и свойства чугунов с вермикулярной формой графита (ЧВГ) 66

2. Опытные материалы и образцы, экспериментальное и аналитическое оборудование, методики исследований 72

2.1. Материалы, образцы и требования к ним 72

2.2. Оборудование и методики проведения испытаний 80

3. Обеспечение стабильности структуры и свойств чугунов с компакт ным графитом (ВЧШГ и ЧВГ), получаемых при ковшевом модифициро вании «тяжёлыми» и «лёгкими» магниевыми лигатурами . 85

3.1. Формирование структуры и свойств ВЧШГ высоких марок с использованием «тяжёлых» магниевых лигатура на никелевой и медной основах 85

3.2. Формирование структуры и свойств ВЧШГ и ЧВГ с использова нием «лёгких» магниевых лигатур на ферросилициевой основе 101

3.2.1. Исследование влияния мелкосерийной технологии получения ВЧШГ ферритного класса на его структуру и свойства 106

3.2.1.1. Создание технологии получения автомобильных отливок из ВЧШГ с высокими пластическими характеристиками 113

3.2.1.2. Апробация технологии получения ВЧШГ с высокими пластическими характеристиками для отливок ответственного назначения 116

3.2.1.3. Исследование состава, структуры и свойств ВЧШГ в опытных отливках 118

3.2.1.4. Рекомендации по промышленному использованию разработанной технологии для получения отливок ответственного назначения из ВЧШГ и результаты её апробации... 120

3.2.2. Исследование влияния промышленных технологий получения ВЧШГ и ЧВГ низких марок на их структуру и свойства 121

3.2.3. Исследование влияния промышленной технологии получения ВЧШГ средних марок на их структуру и свойства 136

3.3. Выводы 141

4. Формирование стабильных показателей структуры и свойств чугунов с компактным графитом (ВЧШГ и ЧВГ) при внутриформенном модифицировании «лёгкими» магниевыми лигатурами на ферросилициевой основе 144

4.1. Исследование влияния лантана в магниевом модификаторе на морфологию и распределение шаровидного графита в ВЧШГ ... 144

4.2. Стабильное получение вермикулярной формы графита в чугуне «лёгкой» лигатурой со сбалансированным содержанием магния и РЗМ 154

4.3. Получение стабильной литой структуры ЧВГ с использованием безмагниевой «лёгкой» лигатурой с РЗМ.. 162

4.4. Выводы 170

5. Обеспечение стабильности структуры и свойств ВЧШГ графитизи-рующим модифицировованием 173

5.1. Формирование структуры и свойств ВЧШГ с использованием графитизирующей обработки модификаторами на ферросилициевой основе 173

5.2. Формирование структуры и свойств ВЧШГ с использованием графитизирующего модифицирования ВЧШГ комплексными смесе-выми модификаторами 184

5.3. Формирование структуры и свойств ВЧШГ с использованием технологий вторичного графитизирующего модифицирования ВЧШГ.. 193

5.3.1. Получение ВЧШГ с использованием технологии встречного модифицирования модификатором Glitter 193

5.3.2. Получение ВЧШГ с использованием технологии вторичного графитизирующего модифицирования брикетированными отсевами модификаторов 201

5.3.3. Получение ВЧШГ с использованием технологии вторичного графитизирующего модифицирования литыми вставками 208

5.4. Выводы 213

6. Формирование структуры и свойств СЧПГ графитизирующим модифицированием с учётом особенностей его химического состава и конструктивных особенностей получаемых отливок 218

6.1. Обеспечение стабильного формирования структуры и свойств низкосернистого СЧПГ с использованием технологии ковшевого гра-фитизирующего модифицирования модификаторами на ферросили-циевой основе . 218

6.2. Формирование структуры и свойств СЧПГ в крупногабаритных отливках с использованием комплексной технологии графитизирую-щего модифицирования.. 224

6.3. Формирование структуры и свойств СЧПГ с различным содержанием серы с использованием технологий ковшевого графитизи-рующей обработки модификаторами на ферросилициевой основе 226

6.4. Формирование структуры и свойств СЧПГ с использованием технологий графитизирующего модифицирования комплексными сме-севыми модификаторами и встречного модифицирования... 229

6.4.1. Получение СЧПГ с использованием технологии модифицирования комплексными смесевыми модификаторами 229

6.4.2. Получение СЧПГ с использованием технологии встречного модифицирования модификатором Glitter 238

6.5. Выводы 243

7. Повышение работоспособности тяжёлонагруженных деталей из СЧПГ за счёт микролегирования и сбалансированности углеродного эквивалента ... 245

7.1. Исследование влияния микрободавок серы на структуру и свойства СЧПГ для тормозных дисков 247

7.2. Исследование влияния микролегирующих добавок карбидообразующих элементов на структуру и свойства СЧПГ для тормозных дисков 253

7.3. Исследование влияния баланса содержания углерода и кремния в углеродном эквиваленте на структуру и комплекс свойств СЧПГ для тормозных дисков 260

7.4. Выводы 267

8. Заключение 269

Список использованной литературы 277

Приложения (акты внедрения, патенты, удостоверение на рацпредложение) 306

Влияние модифицирующих элементов на зарождение и рост пластинчатого графита в чугуне
Формирование структуры и свойств ВЧШГ высоких марок с использованием «тяжёлых» магниевых лигатура на никелевой и медной основах
Исследование влияния лантана в магниевом модификаторе на морфологию и распределение шаровидного графита в ВЧШГ
Обеспечение стабильного формирования структуры и свойств низкосернистого СЧПГ с использованием технологии ковшевого гра-фитизирующего модифицирования модификаторами на ферросили-циевой основе

Введение к работе

Актуальность работы. Графитизированные чугуны широко применяются в автомобилестроении для изготовления большой номенклатуры деталей двигателя, шасси и других узлов автомобиля. Однако их качество не всегда удовлетворяет всё возрастающим требованиям в условиях острой конкурентной борьбы в современном мировом автомобилестроении. Производство деталей автомобилестроения из чугуна имеет свою специфику, обусловленную как широкой гаммой выпускаемой номенклатуры различных габаритов, конструктивных особенностей, так и использованием различных марок чугуна. При этом в связи с ростом и ужесточением требований к надежности и ресурсу деталей автомобиля основной проблемой для существующих типов и марок графитизированных чугунов является либо их несоответствие требованиям нормативной документации (НД) по структурно-механическим характеристикам, либо, чаще всего, их структурная нестабильность в пределах требуемых нормативных показателей, представленная как дефектами макроструктуры - усадочной пористостью, так и микроструктуры - расслоением

распределения графита (флотация, дросс), поверхностным и глубинным отбелом (свободный

цементит), формированием междендритных распределений графита (ПГр8, ПГр9), нарушением

сфероидальности графита в высокопрочном чугуне, неоднородным распределением вермику-

лярного графита (особенно в длинномерных деталях), снижением термостабильности перлита.

приводящим к нестабильности их свойств. Критерием стабильности структуры и свойств является достижение их требуемых показателей как в пределах одной отливки, так и в отливках одной партии. Поскольку чугуны являются важным литейным конструкционным материалом, технология их получения вносит основной вклад в формирование параметров рациональной структуры и уровня свойств и их стабильности в автомобильных литых деталях. Под рациональной понимается структура, обеспечивающая требуемые свойства при наименьших затратах.

Применение традиционных мероприятий по повышению качества отливок, реализуемых на большинстве предприятий, подразумевает проведение работ, направленных, прежде всего, на получение требуемого НД уровня механических свойств, максимального снижения уровня самых разнообразных дефектов макро- и микроструктуры материала. При этом в ряде случаев отсутствуют требования к получению структуры заданного типа в отливке. В более широком понимании качество отливок все же характеризуется соответствием состава, структуры и свойств материала необходимым нормативным требованиям. В условиях массового производства при изготовлении основной гаммы деталей из чугуна имеет место тенденция к унифицированию марок. Такой подход оправдан ввиду удобства отработки технологии изготовления отливок. Однако в этом случае коэффициент запаса прочности для некоторых деталей будет завышенным, а коэффициент использования материала - заниженным. Возрастание требований к снижению материалоёмкости и затрат при массовом производстве деталей машиностроения также диктует необходимость совершенствования и корректировки понятия «качество чугуна в отливках».

В новых экономических и технологических условиях базовое содержание понятия «качество чугуна в отливках» основывается на получении литой структуры чугуна, обеспечивающей комплекс требуемых механических и эксплуатационных свойств, полученной при стабильном технологическом процессе. При этом необходимо рассматривать устойчивость количественных и качественных показателей структурного и фазового состава литого металла, как в условиях нормируемых колебаний совокупных параметров технологического процесса получения отливки (химический состав чугуна, модификаторов и лигатур; температура расплава, условия охлаждения, конструктивные параметры отливки, условия ввода модификаторов и др.), так и при более существенных отклонениях в технологии (перемодифицирование расплава, наследственное влияние структуры шихтовых материалов, в том числе некондиционных, повышенный уровень загрязнения и т. д.). Учёт экономических требований предполагает получение регламентируемой НД литой структуры отливок, обеспечивающей необходимые свойства при минимальной себестоимости её получения.

При повышении нормативов по эксплуатационному ресурсу и надёжности деталей автомобиля обеспечение требуемой литой структуры чугуна может быть обеспечено за счёт исполь-

зования комплексных технологий модифицирования, микролегирования, термической обработки. Необходимо отметить, что эти технологии избирательны и порой предназначены для получения узкой номенклатуры отливок. Разработка широкой номенклатуры модификаторов, особенности воздействия которых на металл в расплаве в ряде случаев не исследованы, особенно в области структурообразования, и их применение на основе общих рекомендаций чревато серьезными технологическими рисками и финансовыми потерями.

Решение указанной проблемы возможно на основе систематизации и обобщения современных научных теорий формирования структуры и свойств чугунов, основной вклад в создание и развитие которых внесли такие ведущие учёные в области литейного материаловедения: К. П. Бунин, Я. Н. Малиночка, Ю. Н. Таран, А. А. Жуков, Н. Г. Гиршович, Г. И. Сильман, С. Н. Леках, В. И. Литовка, И. К. Кульбовский, И. А. Дибров, Н. Н. Александров, Е. В. Ковалевич, Г. М. Кимстач, Д. А. Худокормов, В. М. Колокольцев, К. Н. Вдовин, Л. Я. Козлов, И. В. Рябчиков, Г. А. Косников, В. А. Курганов, Е. Нехтельбергер, J. Riposan, М. Chisamera, Т. Skaland, Н. Mayer, A. De-Sy, Н. Morrogh, G. N. Gilbert, М. Hillert, Н. Е. Trout, D. R. Kaninski. При этом также использованы экспериментально-промышленные данные, полученные при расширенных производственных испытаниях.

Таким образом, получение требуемой литой структуры графитизированных чугунов в автомобилестроении, обеспечивающей достижение повышенного уровня стабильности комплекса их механических и специальных свойств, должно основываться на результатах исследования формирования структуры и свойств этих чугунов при их модифицировании и микролегировании. Использование усовершенствованных на основе полученных результатов существующих и новых универсальных и экономически целесообразных технологий модифицирования и микролегирования, не требует полного технического перевооружения литейных цехов при сохранении существующих базовых технологий выплавки чугуна и формообразования отливок, способствующих, в том числе, снижению себестоимости изготовления как уже освоенной, так и новой продукции, что особенно важно в условиях действующего массового производства.

Диаграмма причинно-следственных связей (диаграмма Исикавы) комплексного влияния рассматриваемых в работе технологических параметров на получение требуемых структуры и свойств графитизированных конструкционных чугунов приведена на рис. 1.

Рис. 1. Диаграмма причинно-следственных связей (диаграмма Исикавы) комплексного влияния рассматриваемых в работе технологических параметров на структуру и свойства графитизированных конструкционных чугунов

Цель работы:

Повышение качества и стабильности свойств конструкционных чугунов с различным типом графита, фазовым составом и структурой металлической основы при обеспечении комплекса требуемых свойств деталей машиностроения за счёт получения рациональной литой структуры путём применения модифицирования и микролегирования.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

Систематизировать и обобщить современные теоретические и экспериментально-промышленные данные в области структурообразования и формирования свойств конструкционных чугунов при их модифицировании и микролегировании.
Установить особенности влияния базовых «тяжёлых» и «лёгких» магниевых лигатур и их разновидностей при микролегировании и ковшевом сфероидизирующем модифицировании на структурообразование и свойства высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ).
Исследовать влияние редкоземельных металлов (РЗМ) в магниевых модификаторах при различных технологических схемах модифицирования на структурообразование и свойства ВЧШГ и чугуна с вермикулярным графитом (ЧВГ).
Изучить влияние на структурообразование и свойства ВЧШГ и серого чугуна с пластинчатым графитом (СЧПГ) различных технологических схем графитизирующей обработки модификаторами разной природы, с учётом стадийности их ввода в расплав и габаритов получаемого литья.
Исследовать влияние микролегирования и изменения химического состава СЧПГ и ВЧШГ в тяжёлонагруженных деталях на комплекс их эксплуатационных характеристик.
Апробировать и внедрить полученные результаты исследований в условиях массового производства чугунных автомобильных деталей.

Научная новизна:

На основе систематизации и обобщения современных научных теорий и экспериментально-промышленных данных о модифицировании и микролегировании железоуглеродистых сплавов разработаны обобщающие подходы к получению рациональной литой структуры с требуемым уровнем механических свойств без изменения процессов металлургического и литейного циклов на основе исследований универсальных технологий модифицирования и микролегирования, позволяющих получать разные типы и марки конструкционных чугунов из расплава чугуна базового химического состава. Определены и исследованы особенности комбинированных процессов модифицирования и микролегирования расплава чугуна, обеспечивающие целенаправленное формирование рациональной литой структуры с требуемым уровнем механических свойств. Исследованы параметры, определяющие формирование рациональной литой структуры в конструкционных чугунах под влиянием модифицирующих и легирующих элементов, вводимых на различных этапах технологического цикла.
Установлено и объяснено действие лантана в концентрации 0,0010-0,0016%, вводимого в расплав чугуна с магнийсодержащим модификатором, оказывающего компенсирующее действие на процесс образования такого дефекта макроструктуры как усадочная пористость, и вызывающего торможение процесса образования вторичного графита, увеличение общего количества глобулей графита (в 1,75 раза по сравнению с чугуном, модифицированным магниевым модификатором без лантана), стабилизацию и последующее замедление роста первичного и вторичного графита, имеющего ярко выраженное бимодальное асимметричное статистическое распределение по диаметру включений.
Установлено влияние стадийности ввода бария в расплав чугуна на формирование шаровидной правильной ШГф5 и шаровидной неправильной ШГф4 форм графита, соотношение перлитной/ферритной составляющей в металлической матрице и механические свойства ВЧШГ в отливке.

Обнаружено и объяснено влияние малых добавок стронция (0,0020-0,0033%) в СЧПГ с низким содержанием серы (до 0,05%) и высоким содержанием азота, обработанного цирконий-содержащим модификатором (0,0033-0,0050%) на процесс формирования аномального распределения графитных включений, предоставляющего собой объемно-неоднородную смешанную комбинацию распределений ПГр1, ПГр7, ПГр8 и ПГр9 в структуре отливки, вызванную локальным переохлаждением низкосернистого чугуна, обработанного стронцием. Несвязанный в сульфиды стронций подавляет процесс графитизации и нивелирует действие других графитизи-рующих добавок, в частности, циркония (0,0033-0,0050%), связывающего растворённый азот в нитриды, являющиеся ЦКГ.
Установлен эффект от совместного влияния малых добавок Bi и Те (0,00125% Ві₂Тез для ВЧШГ и 0,00225% Ві₂Тез для СЧПГ) на количественно-морфологические характеристики шаровидного графита и регулирование соотношения перлита и феррита в металлической матрице чугуна при встречном модифицировании совместно с графитизирующим модификатором в зависимости от стадийности их ввода.
Определена зависимость контактной прочности СЧПГ от уровня его микролегирования марганцем и хромом, с учётом которой установлен сбалансированный диапазон содержания легирующих элементов-карбидообразователей: Мп^избо_/омас + 2-Сго_/омас = 1,5%, где Мп^избо_/омас - количество марганца, не связанного в сульфиды, учитывающее как их положительное (повышение микротвёрдости и термостабильности перлита за счёт образования легированного цементита), так и отрицательное влияние: снижение (при значительных концентрациях этих элементов) прочности матрицы чугуна в рабочем контакте.
Установлена зависимость трещиностойкости СЧПГ от содержания углерода (3,35.. .3,59%) и кремния (1,46.. .2,17%) при неизменном углеродном эквиваленте (4,07%). Показано, что снижение содержания кремния в феррите перлита при одновременном увеличении свободного графита и сохранении углеродного эквивалента СЧПГ привело к повышению трещиностойкости и износостойкости тяжелонагруженных деталей (тормозных дисков), работающих в условиях сухого абразивного износа и теплосмен (AT ~ 600С).
Определена зависимость износа СЧПГ от содержания в нём серы, имеющая хорошо выраженный минимум, обусловленный конкуренцией двух процессов: во-первых, усилением смазывающего эффекта с возрастанием объёмной доли сульфидов марганца и, во-вторых, появлением охрупчивания при превышении размером сульфидных включений толщины графитных пластинок, что проявляется при увеличении содержания серы выше определённой концентрации-0,12%.

Практическая значимость и реализация результатов работы:

Для всей номенклатуры отливок чугунолитейного и вспомогательного производств ОАО «АВТОВАЗ» разработаны технологические схемы получения отливок из основных марок ВЧШГ и ЧВГ ковшевым модифицированием без изменения существующего состава шихты, оборудования и оснастки в зависимости от требуемой марки: Gh56-40-05, Gh65-48-05 - технологии «ковш с крышкой», «сэндвич»-процесс; ЧВГ40, ВЧ50 - технология «заливка сверху», «контейнерная» технология; Gh75-50-03 - технология модифицирования «тяжёлой» лигатурой на медной основе.
В чугунолитейном производстве ОАО «АВТОВАЗ» для получения отливок из ВЧШГ с использованием внутриформенного модифицирования внедрён сфероидизирующий модификатор Lamet (ФСМг5,5Ла). По сравнению с типовым ФСМг7 магниевый модификатор с лантаном обеспечил в 1,75 раза большее количество глобулей графита. За счёт торможения лантаном процесса выделения и роста графитных включений усадочная пористость в отливках из ВЧШГ снижена более, чем в 3 раза.
Разработана технологическая схема получения ЧВГ внутриформенным модифицированием РЗМ-содержащим безмагниевым модификатором, включающая проведение предварительной графитизирующей обработки, предшествующей основному модифицированию.

В чугунолитейном производстве ОАО «АВТОВАЗ» внедрена технология вторичного (позднего) модифицирования ВЧШГ брикетированными отсевами из ферросилиция с активными графитизирующими добавками и успешно опробована технология вторичного (позднего) модифицирования ВЧШГ литыми вставками. Внедрены брикеты из отсевов модификаторов ФС65Ба1 и ФС75.
Предложены универсальные технологические схемы получения СЧПГ в зависимости от содержания серы и габаритов получаемых отливок с использованием ковшевого и внутри-форменного модифицирования. В чугунолитейном производстве ОАО «АВТОВАЗ» для получения отливок из серого чугуна с низким содержанием серы (Ghl90) внедрён графитизирующий модификатор Barinok (ФС75Ба2,5), а для отливок с высоким содержанием серы (СЧ40) -Superseed75 (ФС75Ст).
Разработаны технологии графитизирующего модифицирования СЧПГ и ВЧШГ (высоких марок - свыше ВЧ70) смесевыми комплексными модификаторами нового поколения. Для СЧПГ технология состоит из двух этапов - предварительное графитизирующее модифицирование в ковше + последующее графитизирующее модифицирование в стояке формы; для ВЧШГ технология включает только проведение поздней графитизирующей обработки чугуна в стояке формы.
В ОАО «АЛНАС» (г. Альметьевск) внедрено изготовление дисков переднего тормоза из чугуна Ghl90 с содержанием серы 0,11...0,13% вместо 0,01...0,03%, что привело к значительному повышению их эксплуатационных свойств. Подобрана сбалансированная концентрация серы в чугуне, обеспечивающая его наибольший ресурс в паре с материалом тормозной колодки. По результатам стендовых натурных испытаний при удовлетворительной трещиностой-кости повышение эксплуатационного ресурса тормозных дисков составляет 40%, тормозных колодок - 12%. При этом увеличена стойкость обрабатывающего инструмента более чем в 2 раза при содержании серы в чугуне свыше 0,08%.
Во вспомогательном производстве ОАО «АВТОВАЗ» для новой перспективной модели на платформе С - ВАЗ-2116 разработана конкурентоспособная технология получения отливок «Кулак поворотный» и «Корпус подшипника ступицы заднего колеса» из ВЧШГ ферритно-го класса с высокими пластическими свойствами марки ВЧ40 взамен поковок из стали АЦ40ХГНМ.
Доказана практическая целесообразность использования модификатора для встречного модифицирования Glitter как дополнительной присадки к графитизирующим модификаторам, способствующей достижению требуемой литой структуры чугуна.
Результаты исследований внедрены в металлургическом производстве ОАО «АВТОВАЗ», получено 11 актов внедрения с общим экономическим эффектом 60 млн. 918 тыс. рублей в текущих ценах 2005-2010 гг. Получено 3 патента: 2 - на составы лигатур для модифицирования и легирования сплавов и 1 - на состав антифрикционного чугуна.

На защиту выносятся:

Научные подходы получения всех типов графитизированных конструкционных чугу-нов с требуемым уровнем механических свойств и рациональной литой структурой без изменения процессов металлургического и литейного циклов.
Обоснование влияния лантана в составе магниевого модификатора на процесс графи-тообразования и подавления усадочных процессов в структуре ВЧШГ.
Особенности формирования стабильной литой структуры ВЧШГ с требуемым уровнем механических свойств при варьировании стадийности ввода бария в составе модификатора в расплав чугуна.
Зависимость влияния увеличения содержания РЗМ в чугуне на морфологию графитных включений в ЧВГ. Особенности получения стабильной требуемой литой структуры ЧВГ с использованием технологических методов на основе внутриформенного модифицирования и применяемых для него составов модификаторов.

Особенности влияния смесевых комплексных модификаторов на граф иго-кремниевой основе с добавками магния и кальция на структурообразование и свойства СЧПГ и ВЧШГ при различных технологических схемах их введения в расплав.
Эффект совместного влияния поверхностно-активных элементов - Bi и Те, входящих в состав модификатора для встречного модифицирования Glitter, на структурообразование и свойства чугуна. Зависимости влияния активных добавок (Ва, Са, Zr, Sr, РЗМ) в графитизирую-щих модификаторах на механические свойства и морфологию графита в чугуне.
Обоснование влияния содержания серы в СЧПГ на процессы получения требуемой литой структуры в зависимости от массы, конфигурации и толщины стенки отливки.
Зависимости влияния структурных особенностей и химического состава СЧПГ для деталей, работающих в сухой абразивной среде при высоких температурах и нагрузках, на его эксплуатационные характеристики. Особенности влияния серы, марганца, хрома, молибдена, титана в СЧПГ на его износостойкость.

Достоверность. Достоверность полученных в работе результатов исследований обеспечивается применением комплекса современного оборудования и типовых методик исследований, проведением всего объёма опытных работ непосредственно в условиях действующего чугунолитейного производства, сравнением результатов лабораторных испытаний с результатами стендовых натурных испытаний, а также использованием методов статистической обработки результатов экспериментов.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на II и III Всероссийских научно-технических конференциях «Современные тенденции развития автомобилестроения в России» (Тольятти, 2003, 2004), XV и XVII Международных конференциях «Физика прочности и пластичности материалов» (Тольятти, 2003; Самара, 2009), II Международной научно-практической конференции «Материалы в автомобилестроении» (Тольятти, 2003), V, VIII, IX Научно-практических конференциях молодых специалистов ОАО «АВТОВАЗ» (Тольятти, 2003, 2006, 2007), научно-технических семинарах ТГУ и Исследовательского центра НТЦ ОАО «АВТОВАЗ» в 2003-2004 гг., III и IV Международных научно-практических конференциях «Прогрессивные литейные технологии» (Москва, 2005, 2007), II Международной школе «Физическое материаловедение», XVIII Уральской школе металловедов-термистов «Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов» (Тольятти, 2006), XVI Петербургских чтениях по прочности, посвященных 75-летию со дня рождения В. А. Лихачёва (Санкт-Петербург, 2006), VI, VIII и IX Всероссийской научно-практической конференции «Литейное производство сегодня и завтра» (Санкт-Петербург, 2006, 2010, 2112), II Литейном консилиуме «Теория и практика металлургических процессов при производстве отливок из чёрных сплавов» (Миасс, 2006).

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в следующих ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, входящих в список ВАК: «Тяжёлое машиностроение», «Литейное производство», «Заготовительные производства в машиностроении», «Литейщик России», «Металлург», «Вестник машиностроения», «Автомобильная промышленность», «Металлургия машиностроения».

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 58 печатных работах.

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, 8 глав (включая заключение), изложена на 332 страницах, включая 142 рисунка, 111 таблиц, список литературы из 251 источника и приложений (акты внедрения, патенты, удостоверение на рацпредложение) на 27 страницах.

Влияние модифицирующих элементов на зарождение и рост пластинчатого графита в чугуне

В общем случае модифицирование способствует измельчению эвтектического зерна и размеров графитных агрегатов, значительному улучшению формы и распределения графита в структуре чугуна, повышению его механических и эксплуатационных свойств [1-4].

Одна из основных причин высокого модифицирующего действия малых (десятые и сотые доли процента) концентраций кремния при наличии в десятки раз больших концентраций кремния в исходном жидком чугуне связана с возникновением локальной химической и тепловой неоднородности при растворении модификатора в расплаве. Вокруг растворяющихся частиц ферросилиция возникают сильно обогащённые кремнием зоны размером до нескольких миллиметров, в которых облегчается зарождение графитной фазы. Поскольку кремний повышает активность углерода, то расплав в этих зонах становится сильно заэвтектическим и его фигуративная точка в координатах «температура - концентрация» далеко входит в двухфазную зону, в которой выделяется первичный графит. Возникающая в расплаве вокруг частиц холодного модификатора тепловая неоднородность только ускоряет данный переход [5]. Кремний повышает активность углерода в жидком чугуне и способствует выделению графита. При длительной выдержке модифицированного чугуна количество богатых кремнием микрообъёмов уменьшается и эффект модифицирования исчезает. В процессе такой выдержки жидкого чугуна уменьшается и число существующих в нём готовых зародышей графита [6]. То есть эффект модифицирования определяется количеством возникших дополнительных центров кристаллизации и их каталитической активностью. Последнее условие обеспечивается полным кристаллографическим соответствием выделившихся в зонах растворения модификатора, обогащённых кремнием, частиц первичного графита. Для этого необходимо выполнение первого условия - создания максимального числа активных дополнительных центров, жизнедеятельность которых соизмерима с интервалом времени между вводом модификатора в расплав и затвердеванием отливки [5, 7, 8].

Воздействие графитизирующих модификаторов проявляется в чугунах не только в период эвтектической кристаллизации, но распространяется также на структурные превращения, происходящие в твёрдом состоянии, понижая, в частности, устойчивость эвтектоидного и вторичного цементита. Причём эффект графитизации мало зависит от исходного содержания кремния в чугуне и вызывается, главным образом, кремнием, вводимым в расплав в составе модифицирующих присадок. В связи с этим становится возможным уменьшать исходное содержание кремния в модифицируемых чугунах, ограничиваясь кремнием, вносимым графитизирующим модификатором [9, 10].

При увеличении содержания кремния в чугуне свыше 2% ухудшается форма графита вследствие ослабления им аустенитной оболочки, в результате чего она легче разрушается под воздействием долгорастущего графита. С другой стороны, повышение содержания кремния инициирует выделение графита из расплава до начала эвтектической кристаллизации чугуна с последующим образованием междендритных колоний графита [11, 12].

Ввиду того, что кремний повышает термодинамическую активность углерода, является возможным выделение в расплаве чугуна первичного графита или карбида кремния, даже при температурах, значительно превышающих температуру кристаллизации. Включения высокоуглеродистых фаз играют роль эффективных подложек для кристаллизации графита при дальнейшем охлаждении и затвердевании чугуна [13].

Понижение содержания кислорода расплава происходит в локальной зоне, практически не отражаясь на общем содержании кислорода в чугуне. Содержание кислорода оказывает заметное влияние на активность углерода в локальных зонах, которая увеличивается по мере раскисления расплава. Таким образом, в локальной зоне расплава (в месте растворения частицы лигатуры) наблюдается повышенная (до 25%) концентрация кремния и пониженная концентрация кислорода, в совокупности обеспечивающие повышение активности углерода; тем самым в локальных зонах создаются благоприятные условия для кристаллизации графита [11].

На основе сказанного следует, что основная задача графитизирующего модифицирования заключается в создании в расплаве благоприятной обстановки для активного зародышеобразования, кристаллизации и роста включений графита [11, 14-20], а механизм графитизирующего модифицирования сводится к коагуляции ультрамикроскопических частиц графита (графитных комплексов) в зародыши размером более критического, с последующей их кристаллизацией, при термодинамическом стимуле под действием таких элементов, повышающих активность и коэффициент диффузии углерода в расплаве как углерод, кремний, алюминий и др. [21].

Исходя из современных представлений о взаимодействии частиц модификатора с расплавом чугуна, можно выделить следующие этапы процесса растворения частиц модификатора, введённых в расплав: ввод частиц модификатора в расплав чугуна; «намораживание» корочки сплава на частицах модификатора; расплавление корочки и растворение в сплаве частиц модификатора; воздействие химических элементов, входящих в состав модификатора, на процесс образования дополнительных графитных включений; окончание воздействия модификатора на графитообразование в чугуне и начало «затухания» процесса модифицирования. Наибольшая эффективность данного процесса обеспечивается на стадии растворения модификатора, так как при этом существенно повышаются прочностные свойства модифицированного серого чугуна [22-25]. Следовательно, инокулирующая способность кремнийсодержащих присадок, исходя из описанного выше механизма, повышается с помощью [13]: - максимального стимулирования процессов образования избыточных углеродсодержащих фаз в зонах растворения присадки, эффективность которого повышается в результате дополнительного образования в расплаве тугоплавких подложек за счёт ввода в ферросилиций таких дополнительных активных элементов как кальций, магний, барий и др. - химический метод;

- сокращения периода между введением присадки и затвердеванием отливки, то есть реализации «позднего» модифицирования, а также улучшения растворимости модификаторов в расплаве - кинетический метод;

- повышения устойчивости в ненасыщенном углеродсодержащем расплаве активированных графитных слоёв на неметаллических включениях после завершения процесса растворения модификатора за счёт введения поверхностно-активных элементов - физико-химический метод.

На практике наибольшее распространение получили 2 метода: кинетический и, в большей, степени - химический. Рассмотрим особенности, в том числе и технологические, каждого из этих методов.

Кинетический метод. Центры кристаллизации графита освобождаются от адсорбированного на их поверхности слоя атомов ПАЭ при вводе в чугун графитизирующего модификатора. Это - встречное модифицирование [26]. Для повышения качества модифицирования серого чугуна расплав также может быть обработан сильнодействующими графитизирующими присадками совместно с антиграфитизирующими добавками, в частности такими как висмут и теллур, являющимися поверхностно-активными по отношению как к графиту, так и к графитоидным группировкам в жидком однофазном расплаве [27-29]. При этом известно [30], что малые добавки висмута при модифицировании легированного СЧПГ обеспечивают увеличение количества гнездообразного графита.

Формирование структуры и свойств ВЧШГ высоких марок с использованием «тяжёлых» магниевых лигатура на никелевой и медной основах

В настоящее время широко изученным является влияние на структуро-образование и свойства ВЧ технологического процесса ковшевого сфероиди-зирующего модифицирования чугуна «тяжёлой» лигатурой Ni-Mg-РЗМ. Однако использование данного технологического процесса не всегда обеспечивает стабильность структуры ВЧ и уровень механических свойств, при этом в ряде случаев требуется проведение дополнительной термической обработки - нормализации, а также вызывает удорожание выпускаемой продукции ввиду постоянно растущей цены на никель. Учитывая наибольшую технологическую простоту получения ВЧ ковшевым сфероидизирующим модифицированием «тяжёлыми» лигатурами, а также общую тенденцию использования «тяжёлых» лигатур с частичной или полной заменой никелевой основы проведены исследования эффективности применения всех разновидностей более экономичных «тяжёлых» лигатур на основе никеля и меди, в том числе и разбавленных более дешёвыми элементами (Fe, Si) на структурно-механические характеристики ВЧ.

Обработка расплава чугуна в ковше «тяжёлыми» магнийсодержащими лигатурами является наиболее простым и технологичным процессом. Для комплексной обработки расплава чугуна «тяжёлая» лигатура должна обладать одновременно модифицирующими и микролегирующими свойствами при относительной дешевизне. Известно, что магний имеет хорошую растворимость только в некоторых металлах (алюминий, молибден, никель, медь). Однако с точки зрения целесообразности их использования, в качестве легирующих добавок в чугуне их ряд ограничивается только никелем и медью.

Наиболее широко используемой является лигатура никель-магний-РЗМ (табл. 2.4), ввиду сравнительно низкого пироэффекта при реакции с расплавом чугуна и относительно высокой температурой плавления (солидус 1095С, ликвидус- 1117… 1145С).

Наименее изученными и, в силу этого имеющими ограниченное распространение в технологическом процессе получения литья из ВЧ, являются следующие «тяжёлые» магнийсодержащие лигатуры: никель-магний-РЗМ, медь-магний-РЗМ, а также комбинированная лигатура - никель-медь-магний-РЗМ [201, 202].

Ввиду стремительного роста цены на никель для экономного сферои-дизирующего ковшевого модифицирования и микролегирования чугуна является целесообразным смещать акценты с никелевой лигатуры на медную, а также использовать различные комбинированные лигатуры. Принимая во внимание, что, при атмосферном давлении в меди и никеле усваивается до 22% магния, но при этом снижается температура плавления получаемых сплавов, проводили исследования эффективности применения для модифицирования ВЧШГ «тяжёлой» лигатуры на чисто медной основе, а затем - на никелевой и медной основах, разбавленных более дешёвыми элементами (железо, кремний) при выдерживании требуемого содержания магния -14…17%.

В данном разделе проведено исследование эффективности всех разновидностей «тяжёлых» лигатур - медь-магний-РЗМ, медь-никель-магний-РЗМ, железо-никель-магний-РЗМ, железо-никель-медь-магний-РЗМ и желе-зо-кремний-медь-магний-РЗМ при получении требуемых показателей структуры и свойств ВЧ в отливках.

Лигатура «медь-магний-РЗМ». Данная лигатура уступает по своему распространению лигатуре на никелевой основе ввиду своей специфики. Из-за относительно низкой температуры плавления (солидус 725С, ликвидус 790… 864С) медьмагниевая лигатура реагирует с расплавом чугуна со зна чительным пироэффектом. Усвоение магния расплавом из медной лигатуры несколько хуже, чем из лигатуры на никелевой основе, поэтому её расход, соответственно, выше и зависит в первую очередь от температуры заливаемого чугуна. Учитывая, что медь по своей природе - более сильный перлити-затор, чем никель, а также её более высокую концентрацию, привносимую в чугун из лигатуры, она играет роль легирующей добавки. При этом отпадает необходимость в доведении содержания меди в печном химическом составе чугуна. Помимо всех перечисленных особенностей - медьмагниевая лигатура существенно дешевле никельмагниевой лигатуры и, в зависимости от колебания цен на никель, составляет от 3-х до 4-х раз.

Лигатура на медной основе может быть использована для получения отливок из высоких марок высокопрочного чугуна - ВЧ70 и более [203]. Работу по апробации лигатуры медь-магний-РЗМ проводили в чугунолитейном производстве ОАО «АВТОВАЗ» при получении отливок «Вал коленчатый» всех моделей.

Испытывали две партии лигатуры медь-магний-РЗМ следующего состава (табл. 2.4). Модифицирование производили согласно действующему технологическому процессу путём размещения навесок сфероидизирующего модификатора - лигатуры Cu-Mg-РЗМ и графитизирующего модификатора -ФС65Ба1 (ОАО «НИИМ», г. Челябинск) на днище ковша перед его заполнением расплавом чугуна из печи ожидания. Вторичное графитизирующее модифицирование проводили в заливочной чаше формы ферросилицием ФС75л3 массой 150-200 г. Изготовили 5 опытных плавок, расход модифицирующих материалов из расчёта на заливочный ковш 1200 кг с соотношением высоты к среднему диаметру 1,4:1: Cu-Mg-РЗМ - 10 кг (расход одинаков на всех 5-ти плавках), ФС65Ба1 - 6; 6; 7,7; 7 и 7 кг. Химический состав чугуна в пробе из ковша представлен в табл. 3.1.

Микроструктура и механические свойства исследованных образцов отливок приведены в табл. 3.2. По результатам испытаний первой партии лигатуры: - снижено содержание марганца в печи до 0,25…0,35%, что позволило уменьшить твёрдость отливок после нормализации и содержание цементита в структуре, а также снизить себестоимость получаемого литья;

- понижена температура аустенизации при нормализации с 910С до 870С для полного устранения вторичного цементита в структуре отливок, снижения и стабилизации твёрдости.

Исследование влияния лантана в магниевом модификаторе на морфологию и распределение шаровидного графита в ВЧШГ

Для получения ВЧ в отливках с требуемыми характеристиками структуры и свойств внутриформенным модифицированием как правило используются стандартные модификаторы типа ФСМг и, в частности, ФСМг7 (табл. 2.4). Использование этого модификатора в качестве сфероидизирующей добавки при модифицировании в форме, имеет ряд недостатков, в числе которых - высокая склонность к образованию таких дефектов макроструктуры чугуна как усадочная пористость (рис. 4.1) и шлаковые включения (рис. 4.2) ввиду затруднённости их вывода за пределы литниковой системы.

Добавки РЗМ в качестве дополнения к магнию способствуют росту графита правильной округлой формы и повышают общую стабильность модифицирующего эффекта. Как правило, в качестве добавок РЗМ [211] используется традиционная смесь редкоземельных металлов, называемая миш-металл, содержащая около 50% Ce, 25% La, 15% Nd и 10% Pr. РЗМ в порядке возрастания активности влияния на сфероидизацию графита располагаются следующим образом [211]: La Pr Nd Ce. Лантан по сравнению с другими РЗМ обладает более слабым карбидообразующим действием [212]. Выдвинуто предположение, что лантан по своему комплексу свойств обладает наиболее «мягким» воздействием на структуру и свойства чугуна и в качестве дополнительной добавки к магнию за счёт снижения его активности способен пролонгировать реакцию модификатора с расплавом и процесс графи-тообразования, что может снизить склонность чугуна к усадке.

Используемый для проведения опытных работ магниевый модификатор с лантаном - Lamet (ФСМг5,5Ла) (табл. 2.4) имеет следующие преимущественные отличия от серийно применяемого модификатора ФСМг7:

1. Вместо смеси РЗМ в составе модификатора содержится только лантан в количестве 0,25…0,40%. Диапазон содержания лантана обусловлен тем, что при концентрации, меньшей 0,25%, влияние на усадку является недостаточным. При концентрации свыше 0,40% использование лантана становится неэкономичным ввиду его высокой стоимости.

2. Пониженное содержание кальция в составе модификатора (в 2 раза), что обеспечивает снижение процесса шлакообразования в форме и за счёт этого уменьшение попадания в структуру отливок шлаковых включений.

3. Пониженное содержание магния (в среднем на 2%). Это становится возможным при правильном расчёте элементов литниковой системы за счёт ограничения содержания атмосферного кислорода в объёме камеры.

Апробацию модификатора Lamet (ФСМг5,5Ла) фракции 1...4 мм, рекомендуемого для внутриформенного модифицирования, проводили при получении отливок «Направляющая колодок переднего тормоза» из высоко 145

прочного чугуна марки Gh56-40-05 [155]. На первом этапе производственных испытаний модификатора Lamet (ФСМг5,5Ла) изготовили 200 форм (1600 отливок) (рис. 2.1) по действующему технологическому процессу. Температура заливки - 1450С. Для сравнительной оценки эффективности действия опытного и серийного модификаторов в одни реакционные камеры формы (№3, 4, 5, 6) укладывали модификатор Lamet (ФСМг5,5Ла) в количестве 290 г (фактическое содержание магния 5,35%), а в другие (№1, 2, 7, 8) - ФСМг7 в количестве 280 г (фактическое содержание магния 7,1%). Для проведения анализа отливки отбирали из первой и последней форм разлитого ковша. Результаты разбраковки партии отливок приведены в табл. 4.1.

Анализируя данные табл. 4.1, можно сделать вывод, что процент брака отливок по такому дефекту макроструктуры чугуна как усадочная пористость при использовании модификатора Lamet (ФСМг5,5Ла) (0,19%, при концентрации лантана 0,0010-0,0016%) в 3 раза ниже, чем с модификатором ФСМг7.

На следующем этапе работ изготовили 5 опытно-промышленных плавок отливок «Направляющая колодок переднего тормоза» по 20 т каждая с использованием модификатора Lamet (ФСМг5,5Ла). Результаты исследований механических свойств и микроструктуры чугуна в отливках представлены в табл. 4.2 и на рис. 4.4-4.6. Сопоставительные данные по количеству дефектов макроструктуры чугуна - газо-усадочной пористости в отливках из опытно-промышленных партий и серийных партий, изготовленных за тот же период, представлены в табл. 4.3.

По сравнению с модификатором, содержащим мишметалл, Lamet (ФСМг5,5Ла) обеспечил большее количество глобулей шаровидного графита. Была достигнута концентрация включений около 458 глобулей/мм, тогда как при использовании ФСМг с мишметаллом эта цифра составляла примерно 261 глобулей/мм. Таким образом, применение Lamet (ФСМг5,5Ла) позволило увеличить этот показатель в 1,75 раза.

На практике при использовании модификатора Lamet (ФСМг5,5Ла) в структуре ВЧ образуются конгломераты из облечённых в ферритную оболочку крупных глобулей первичного графита и большого количества мелких глобулей вторичного графита с ярко выраженным бимодальным асимметричным статистическим распределением диаметров графитных включений (рис. 4.4-4.6).

Обеспечение стабильного формирования структуры и свойств низкосернистого СЧПГ с использованием технологии ковшевого гра-фитизирующего модифицирования модификаторами на ферросили-циевой основе

Все имеющиеся сведения о влиянии эффективности работы основных графитизирующих модификаторов на формирование требуемых характеристик структуры и свойств СЧ получены чаще всего в лабораторных условиях и полученные экспериментальные результаты не могут быть механически перенесены в производственные условия, поэтому необходима их апробация в реальном чугунолитейном цехе с целью установления их взаимосвязи, в том числе, и со стабильностью получаемых показателей структуры и свойств. Для получения объективной информации об эффективности влияния модификаторов на стабильное формирование требуемых показателей структуры и свойств является необходимым проведение сравнительных производственных испытаний при изготовлении одной или нескольких ответственных отливок, обладающими различными массой, габаритами и конструктивными особенностями.

Модификаторы на основе ферросилиция с добавлением элементов 1-го рода, например ФС75 (с содержанием кальция 0,5-1,0%), ФС65Ба1, Foundrisil (ФС75Ба1, табл. 2.4), Barinok (ФС75Ба2,5), в силу своей поверхностно-активной природы могут применяться для обработки расплава чугуна с любым содержанием примесных элементов - S, Р, N. Введение в ферросилиций элементов 2-го рода (Sr, Zr в модификаторах Superseed 75 (ФС75Ст, табл. 2.4), Superseed Extra (ФС75СтЦр, табл. 2.4)) не всегда может обеспечить не обходимый графитизирующий эффект, так как в расплаве могут отсутствовать элементы, обладающие высоким сродством с вводимыми добавками, и в результате не может быть запущен процесс зародышеобразования. Сопоставительные испытания проводили на сером чугуне марки Gh190B для отливки «Блок цилиндров» при использовании трёх модификаторов ФС65Ба1, Superseed Extra (ФС75СтЦр) и Barinok (ФС75Ба2,5) в объёме 1 плавки (20 т) на каждый. Микроструктура опытных отливок, полученных с данными модификаторами, приведена на рис. 6.1-6.6 и в табл. 6.1.

Из анализа микроструктуры чугуна в отливках блоков цилиндров, приведённого в табл. 6.1, следует, что наилучшие параметры микроструктуры (преобладание распределения ПГр1, полностью перлитная металлическая основа) получены с модификатором Barinok (ФС75Ба2,5).

На первом этапе опытных работ провели расширенные производственные испытания модификаторов Superseed Extra (ФС75СтЦр) и Barinok (ФС75Ба2,5) в объёме 1 плавки (20 т). В процессе выдачи расплава чугуна из печи чугун в первом ковше модифицировали смесью 3,8 кг Barinok (ФС75Ба2,5) + 1 кг графит в зёрнах, в остальных ковшах - смесью 4,0 кг Superseed Extra (ФС75СтЦр) + 1 кг графит в зёрнах. Металлографический анализ чугуна отливок показал, что при использовании модификатора Barinok (ФС75Ба2,5) в отличие от Superseed Extra (ФС75СтЦр) распределение графита даже в зоне литейной корки гильзы цилиндров не междендритное (ПГр8, ПГр9), а равномерно распределённое, без преимущественного направления (ПГр1) (рис. 6.7, 6.8).

На втором этапе опытных работ при продолжении проведения испытаний изготовили ещё 2 плавки отливок «Блок цилиндров» с модифицированием Barinok (ФС75Ба2,5) + 1,5 кг графита в зёрнах.

Расход модификатора Barinok (ФС75Ба2,5) по сравнению с Superseed Extra (ФС75СтЦр) был примерно на 20% меньше. Возвратов ковшей отмечено не было. Технологические параметры заливки опытной партии представлены в табл. 6.2. Проведённый металлографический анализ одной из отливок опытной партии показал полное соответствие микроструктуры и механических свойств установленному нормативу.

На третьем этапе работ провели расширенные производственные испытания модификатора Barinok (ФС75Ба2,5) без добавления графита в зёрнах при расходе 3…4 кг на ковш. За период испытания модификатора Barinok (ФС75Ба2,5) провели оценку стабильности технологического процесса модифицирования расплава по числу возврата ковшей при отклонении величины отбела от заданного значения (табл. 6.3). Для сравнения брали аналогичные результаты при модифицировании смесью ФС75СтЦр + графит в зёрнах за тот же период. Снижение в 2 раза количества возвращенных ковшей при использовании модификатора Barinok (ФС75Ба2,5) показывает его высокую эффективность, обеспечивающую стабильность процесса модифицирования по сравнению с Superseed Extra (ФС75СтЦр) + графит в зёрнах.

Таким образом, по результатам проведенных расширенных производственных испытаний данных модификаторов подтверждено влияние кремния, а также количества и вида активных добавок на эффект графитизирую-щего модифицирования при формировании стабильной литой структуры СЧ. Установлено, что увеличение содержания кремния и бария усиливает графи-тизирующее действие модификатора, повышает стабильность и однородность микроструктуры чугуна. Учитывая высокое содержание в обрабатываемом чугуне азота, попадающем в чугун при заливке форм со стержнями, изготавливаемым из высокоазотистых формовочных смесей, установлено, что влияние циркония (0,0033-0,0050%), связывающего азот в соединение ZrN2, являющееся зародышем графитного включения, нивелируется влиянием не связанного в сульфиды свободного стронция (0,0020-0,0033%), ввиду низкого содержания серы в чугуне - до 0,06%, а фактически - не более 0,03%. Следовательно, для модифицирующей обработки низкосернистого серого чугуна могут быть использованы только модификаторы на основе ферросилиция с барием и/или кальцием.