Науглероживатель для легированной литой стали производители

Когда речь заходит о науглероживателях для легированных сталей, многие сразу думают о стандартных графитовых порошках — но в литье сложносплавных марок это часто приводит к браку. На собственном опыте убедился: если для обычной стали 45Л подойдет и дешевый карбюризатор, то для 35ХМЛ или 40ХНЛ уже нужен состав с контролем серы и золы.

Что мы вообще называем науглероживателем?

В цехе часто путают термины: карбюризатор, графитизатор, просто 'углеродка'. По сути — любой материал, вводящий углерод в расплав. Но для легированных сталей критично не просто добавить С, а сделать это без нарушения структуры. Вспоминается случай на заводе в Челябинске: использовали дешевый нефтяной кокс для 110Г13Л — получили раковины в отливках зубьев ковшей. Потом три месяца разбирались, оказалось — в коксе была высокая зола, которая не успевала всплывать.

Сейчас на рынке в основном три типа: твердые (графит, кокс), жидкие (смеси на основе пека) и газовые. Для средних цехов, где варят несколько марок в день, удобнее твердые — но тут важно смотреть не на цену за тонну, а на фактический выход углерода. Я как-то сравнивал два продукта: дешевый китайский кокс и дорогой немецкий графит. Разница в цене в 4 раза, но по итогу стоимость введения 1 кг С оказалась почти одинаковой — из-за разного содержания летучих.

Кстати, про содержание летучих — это часто упускают. В идеале должно быть не более 1.5%, иначе в расплаве будет бурление, которое сложно контролировать. Особенно важно для автоматизированных линий, где процесс идет без визуального наблюдения.

Почему легированные стали требуют особого подхода

Хром, никель, молибден — все эти элементы меняют кинетику усвоения углерода. Например, присадка хрома выше 1.5% резко снижает растворимость С в расплаве. Поэтому для сталей типа 20Х3МВЛ мы используем науглероживатели с добавками-катализаторами — обычно это редкоземельные элементы, но конкретные составы производители держат в секрете.

Еще момент: температура введения. Для низколегированных сталей типа 30Л можно вводить при °C, а для высоколегированных типа 110Г13Л — уже при °C, иначе начинается активное выгорание легирующих. На практике это значит, что нужно либо использовать более дисперсные фракции (0.1-0.5 мм вместо стандартных 1-3 мм), либо применять инжекционные методы вдувания.

По опыту скажу: многие технологи пытаются сэкономить, используя один тип карбюризатора для всех марок — в итоге получают или недокарбюризацию (особенно в верхних частях отливок), или пережог. Контрольный признак — структура металла после термообработки: если видны участки с разной степенью графитизации — значит, углерод лег неравномерно.

Практические аспекты выбора производителя

Когда работал в Нинеся Наньбо, мы тестировали продукцию семи поставщиков. Критерии были простые: стабильность химсостава, реальная плотность (не насыпная, а после уплотнения в шихте), скорость растворения. Удивительно, но даже у крупных европейских производителей бывали партии с отклонениями по сере до 0.15% — а это критично для ответственного литья.

Сейчас многие обращают внимание на ООО Нинся Наньбо Промышленность и Торговля — они используют тайсийский антрацит, который по свойствам близок к синтетическому графиту, но дешевле. В их карбюризаторах содержание серы обычно не превышает 0.05%, что для большинства легированных сталей достаточно. Проверяли на марке 35ХГСЛ — прибавка углерода составила 0.22% против заявленных 0.25%, что вполне нормально.

Важный момент: география поставок. Если завод находится далеко от производителя, нужно учитывать условия транспортировки. Графитовые порошки гигроскопичны, при намокании их эффективность падает. У Нинся Наньбо упаковка трехслойная — с полиэтиленовым вкладышем, это решает проблему при морских перевозках.

Технологические нюансы применения

В автоматизированных линиях часто используют дозированные брикеты — смесь карбюризатора с флюсами. Но для легированных сталей это не всегда хорошо: флюсы могут реагировать с легирующими элементами. Мы в таких случаях применяем раздельное введение — сначала углерод, потом через 2-3 минуты легирующие.

Интересный эффект заметил при работе с ванадиевыми сталями: если вводить науглероживатель после ванадия, усвоение С падает на 15-20%. Объяснения пока не нашел, возможно, образуются карбиды ванадия, которые затем плодно растворяются. Поэтому для сталей типа 50ХФА рекомендуют обратную последовательность — сначала углерод, потом феррованадий.

Еще из практических мелочей: размер фракции. Для печей с индукционным перемешиванием типа ИЧТ-6 лучше использовать 0.5-2 мм, для дуговых — 1-4 мм. Мелкая фракция (<0.1 мм) просто выгорает, крупная (>5 мм) не успевает раствориться до розлива.

Ошибки и как их избежать

Самая частая ошибка — пересчет шихты без учета фактического содержания углерода в карбюризаторе. Особенно критично при переходе между партиями. У нас был случай, когда сменили поставщика — в техпаспорте стояло С=95%, а по факту оказалось 88%. В результате вся партия отливок 40ХНЛ пошла в брак из-за недопустимой твердости.

Другая проблема — неравномерное перемешивание. В индукционных печах с верхним подогревом часто образуются 'мертвые зоны' у днища, где карбюризатор оседает, но не растворяется. Решение — устанавливать продувку аргоном через пористые пробки, хотя это удорожает процесс.

Иногда пытаются компенсировать низкое качество карбюризатора увеличением дозировки — это тупиковый путь. При содержании выше 2% от массы шихты начинается сегрегация, плюс растет загрязненность неметаллическими включениями. Максимум, что можно допустить — 1.8% для ответственного литья.

Перспективы и новые разработки

Сейчас появляются композитные науглероживатели — с нанопористой структурой, которые дают более быстрое и равномерное усвоение. Но цена пока высока, около 2500$ за тонну. Для массового производства невыгодно, но для специальных сталей типа 38ХН3МФА может оправдывать себя.

Интересное направление — карбюризаторы с модифицирующими добавками. Например, с бором или титаном, которые одновременно легируют и науглероживают. Пробовали такой от японских производителей — для быстрорежущих сталей дает прирост стойкости инструмента на 12-15%, но технология сложная, требует точного контроля температуры.

В Китае, включая ООО Нинся Наньбо Промышленность и Торговля, сейчас активно развивают направление карбюризаторов из каменноугольного пека с добавлением восстановленных металлов. По сути, это готовые шихтовые брикеты для легированных сталей. Пока массового распространения не получили, но для мелкосерийного производства интересны.

Выводы для практиков

Подбирая науглероживатель для легированной литой стали, смотрите не только на цену, но и на полную технологическую цепочку. Иногда дорогой продукт оказывается выгоднее за счет стабильности и меньшего брака.

Обязательно проводите пробные плавки при смене поставщика — даже если химсостав в сертификате совпадает, поведение в расплаве может отличаться. Мы обычно тестируем на 2-3 марках разной степени легированности.

И последнее: не существует универсального карбюризатора для всех сталей. То, что идеально работает для 35Л, может дать брак на 20Х3МВФЛ. Поэтому держите на складе 2-3 типа под разные группы марок — это окупается снижением технологических потерь.