Ферритный серый чугун завод

Когда говорят про ферритный серый чугун, многие сразу думают про банальное литьё — мол, расплавил да залил. Но на деле именно в ферритной основе кроются главные технологические ловушки. У нас на АО Шаньси Боин Литье с этим столкнулись ещё в 2017, когда пришлось переделывать партию крышек для компрессоров из-за непредсказуемой усадки в рёбрах жёсткости.

Почему ферритная структура — это не просто 'мягкий чугун'

Если брать наш заводской опыт, то главная ошибка — считать ферритный чугун простым в контроле. Да, пластичность выше, но при отливке тонкостенных деталей для промышленных роботов (такие у нас идут на экспорт) малейший перегрев выше 1380°С даёт выкрашивание графита по границам зёрен. Особенно с российскими шихтовыми материалами — там бывает сера зашкаливает до 0,12%, хотя по ТУ допуск 0,08%.

Как выходили? Пришлось вводить лигатуру с церием, но не стандартную Си-5, а модифицированную — иначе в толстостенных отливках для сельхозтехники появлялись раковины у стояков. Кстати, на сайте https://www.byzz.ru у нас есть техкарты по этому поводу, но там данные обобщённые, а в цехе каждый раз подбираем заново.

Запомнился случай с отливками тормозных суппортов: плавили в индукционной печи, добавили 0,3% ферросилиция — а в готовых деталях после механической обработки проявились рыхлоты. Оказалось, проблема в скорости охлаждения — для ферритного серого чугуна критично выдерживать 180-220°С/час в диапазоне 800-500°С, иначе графит идёт 'пятнами'.

Технологические нюансы при работе с автомобильными отливками

С блоков цилиндров для дизельных двигателей начали десять лет назад, и до сих пор помню, как немецкие партнёры забраковали первую партию из-за неравномерности твёрдости. Причина — недостаточная газовая продувка ковша перед разливкой. Сейчас на АО Шаньси Боин Литье для ответственных деталей ставим донные пробки с аргоном, но и это не панацея.

Важный момент: для ферритного серого чугуна марки СЧ20-25 мы специально держим запас лома с высоким содержанием никеля (1,2-1,8%) — без этого не получить стабильную вязкость при -40°С. Хотя по ГОСТу никель не обязателен, но для северных регионов это решающий фактор.

Последние два года экспериментируем с керамическими фильтрами в литниковой системе — особенно для отливок с толщиной стенки менее 6 мм. Пока результаты спорные: шлаковые включения убираются, но иногда возникает недолив из-за резкого пажения температуры металла в форме.

Проблемы контроля качества в условиях серийного производства

Ультразвуковой контроль для ферритного чугуна — отдельная головная боль. Из-за пластинчатого графита сигнал искажается, и мелкие раковины в зонах перехода от толстых сечений к тонким часто пропускаем. Пришлось разрабатывать собственные эталоны с искусственными дефектами — сверлим отверстия диаметром 0,8 мм в технологических образцах, которые отливаем вместе с каждой партией.

Химический анализ сейчас делаем спектрометром, но старые мастера до сих пор проверяют излом молотком — по цвету и структуре могут определить перегрев или недоводку по кремнию. Кстати, именно так в 2019 году поймали брак в отливках для воздушных компрессоров — лаборатория дала 'зелёный свет', а начальник участка увидел синеватый оттенок на сколе.

Самое сложное — выдержать баланс между прочностью и обрабатываемостью. Для деталей промышленных роботов нужна твёрдость 180-200 HB, но при этом стружка должна отходить без налипания. Добиваемся это точной дозировкой фосфора — не более 0,05%, хотя по стандарту допускается и 0,12%.

Оборудование и модернизации: что реально работает

Наша песчано-глинистая линия 1980-х годов до сих пор выдаёт приличные отливки, но для ферритного серого чугуна с высокими требованиями к поверхности пришлось ставить японские холодно-твердеющие смеси. Дорого, но для экспортных заказов иного выхода нет — особенно когда нужна чистота поверхности 6,3 мкм без дополнительной механической обработки.

Плавильный участок переводили на автоматику постепенно: сначала поставили систему контроля температуры в ковше, потом добавили дозаторы легирующих. Самое полезное новшество — тепловизоры для контроля формы во время заливки. Раньше недоливы были бичом, особенно для тонкостенных корпусов сельхозтехники.

Вакуумная дегазация у нас есть только на одной линии, поэтому для ответственных отливок используем продувку азотом через пористые пробки. Неидеально, но снижает газовую пористость на 60-70%. Главное — следить за влажностью формовочной смеси, иначе весь эффект сводится к нулю.

Перспективы и тупиковые направления

Пытались внедрить лазерное легирование поверхности для деталей, работающих на трение — в теории должно было повысить износостойкость ферритного чугуна. Но на практике получили трещины из-за остаточных напряжений. Возможно, нужно предварительный подогрев до 300-350°С делать, но это экономически невыгодно для серийного производства.

Сейчас изучаем модифицирование наночастицами карбидов — китайские коллеги показывали образцы с улучшенной теплопроводностью. Для нас это актуально в свете заказов на блоки цилиндров, но пока стоимость добавок превышает возможную выгоду.

Традиционный путь — оптимизация режимов отжига — до сих пор даёт лучшие результаты. Для получения стабильного ферритного серого чугуна держим 720-750°С в течение 4 часов с последующим охлаждением вместе с печью. Медленно, но зато брак по структуре не превышает 1,5% даже в сложных отливках.