Модифицирующая смесь

 

МОДИФЩИРУЮЩАЯ СМЕСЬ, содержащая медь и алюминий, отличающаяся тем, что, с целью повьшения механических свойств чугуна и снижения ее стоимости, она дополнительно содержит азотированный ферромарганец и окалину железа при следующем соотношении компонентов , мас.%: 8-11 Медь Азотированный 12-16 ферромарганец 64-66 Окалина железа Остальное Атоминий

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(50 С 22 С 35 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕЙЙЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1.1 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3531167/22-02 (22) 24.12.82 (46) 23.04.84. Бюл. У 15 (72) А.М.Моисеенко, В.А.Коровин, Е.И.Макаров и А.А.Рыжиков (71) Горьковский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. A.À.Æäàêîâà (53) 669. 13-198(088.8) (56) 1. Богачев И.Н. и др. Графитизация и термическая обработка белого чугуна. М., "Машиностроение", 1964, с. 23-25.

2, Авторское свидетельство СССР

Р 533639, кл. С 22 С 35/00, 1975.

„„SU„„1087561 А (54)(57) МОДИФИЦИРУЮЩАЯ СМЕСЬ, содержащая медь и алюминий, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения механических свойств чугуна и снижения ее стоимости, она дополнительно содержит азотированный ферромарганец и окалину железа при следующем соотношении компонентов, мас.7:

Медь 8-11

Азотированный ферромарганец 12-16

Окалина железа 64-66

Алюминий Остальное

Смесь железа.

1 вес,Ж

66

Азотированкый марганец, вес,% (О

l5

60

1 1

Изобретение относится к металлургии сплавов, а именно к модификатсрам жидкого чугуна, и может быть использовано при производстве отливок ковкого чугуна.

Известен модификатор 1 ), состоящий из теллура и алюминия, вводимых в чугун в следующем количестве от веса жидкого чугуна, X: алюминий 0,01-0,05, теллур 0,01.

Однако при содержании алюминия

0,05Х в структуре чугуна появляется пластинчатый графит, что ведет к получению серого чугуна, Следовательно, йри таком модификаторе для получения белого излома без графитовых чешуек необходимо увеличение содержания теллура, что ведет к большому его расходу как дорогoc г-,; щего токсичного материала и к лов доотжигу отливок.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигас— мому результату является модифици-рующая смесь, содержащая теллур,. алюминий и медь при следующем соorНошении компонентов, вес.7 . теллур 10-25; медь 10-25, алюминий остальное. Иодифицирующая смесь вводится в чугун в количестве 0,010,047. от веса жидкого чугуна (таллура 0,001-0,005; меди 0,00!-0,,005;. алюминия 0 01-0,02) f2 /.

Указанная модифицирующая смесь применяется для производства перлитного ковкого чугуна. Сагласко данным испытаний чу-гун, обработа:-;—

HsIA такой модифицирующей смесью, имеет следующие мехакические свойст

087561 2 ва: твердость по Бринелю 190-200 НВ; предел прочности 60-65 кг/мм2, относительное удлинение 5-6;., Недостатками известной модифицирующей смеси являются большой расс ход дорогостоящего дефицитного токсичного теллура, недостаточно высокие механические свойства отливок изделий, работающих на износ и при динамических нагрузках, а также плохая отжигаемость отливок.

Целью изобретения является повышение механических свойств чугуна и снижение стоимости модифицирующей смеси, Для достижения поставленной цели модифицирующая смесь, содержа:г-.я ";е„,ь л алюминий> содержит азотиj;»rа::- ый (I.åL:óo. "..ëpãàíåö и окалину ж .; †:.ез» лри следующем соотношении

:,;:,.- осдкектов, ма с. Х: 11едь 8-11

А 30 rир оваккый мар,: алсц 12-16

Окалина железа 64-66

Алюминий Остальное

Бведекие азотированкого марганца и окалины железа в модифицирующ-аю смесь позволяет исключить из смеси дорогостоящий дефицитный ток,-:.инг теллур и повысить механическ::. е c="oйства чугуна, обработанного лредлагаемой смесью.

Для лолучекия модифицирующих смесей -.,одготовлеко следующие сос:."=-.вы ингредиентов 1-7. Параллельно лодготсилека известкая модифицируюг;; †:я смесь 8 (известная). Химичес::.. и < став модифицирующих смесей .3 .—.вел тавлек B табл, 1. аблица

Л;I

Те„ ве „Я вес.7.

Таблица 2

Соста

70-75

Гф9, Граз.45, Пт1, Ц вЂ” следы

230-240 3,0-3 5

Гф9, Граз . 25, П. 2 (в стадии распада) 94,Фб

230-240 3 0-3,5

70-?5

Гф9, Граз. 2545, П 1 + П. 96, e — 4

230-240

70-75

3;0-3,5

Гф9, Граз. 45, Т

35-40

260-270

Гф8,9, Граз. 2545, П, 2-70„

Ф-30

45-50

160-165

4-5

Гф9ь Граз.ЗОП. 1, Рт2, Фе 35-45

30-40

140-160 3, 0-6, 0

3 1087

Пример. Каждая модифицирующая смесь приготовлялась отдельно смешиванием компонентов. При выпуске хидкого чугуна состава, вес.%:

С 2,5„ Si 1,2, Nn 0,46 Cr 0,06, S 0,,06, выплавленного дуплекс процессом вагранка — электродуговая печь, модифицирующие смеси при тем" пературе л1550 С последовательно вводили в ковши, затем модифициро- 10 ванный чугун разливали по формам и одновременно были отлиты опытные образцы для исследования механических свойств. модифицирующая смесь вводилась в чугун в количестве 0,1-0,15% от веса жидкого чугуна ° Оптимальной является добавка модифицирующей смеси, обеспечивающая введение в чугун в весовых процессах от веса жидкого чугуна . азотированного марганца 0,0150,025, окалины железа 0,08-0,1, меди 0,009-0,01, алюминия 0,01-0,015.

При этом азотированный марганец, окалина железа при высокой темпера-. туре разлагаются и в чугуне образуются такие элементы как марганец, азот, кислород, которые, воздействуя на первичную кристаллизацию чугуна с целью предотвращения обра30

561 4 зования графита в белом чуГуне,влия" ют на упрочнение чугуна, а именно на его структурную составляющую перлит. Так увеличение количества марганца в чугуне, повышая раство» римость азота, способствует упрочнению перлитной составляющей чугуна за счет связывания серы. Насыщение чугуна кислородом увеличивает склонность жидкой фазы к переохлаждению. Газы в жидком металле (чугуне}ь азот, кислород препятствуюг выделению в жидком металле графита.

При модифицировании чугуна предлагаемой смесью происходит образование нитридов„ например натрида кремния Si N, Присутствие Si>N< во время крис" таллизации чугуна изменяет условия кристаллизации, вызывая увеличение эвтектических зерен, исчезнование феррита в заэвтектических чугунах и цементита в доэвтектических, что влияет на улучшение показателей прочности и твердости чугуна. Характеристики полученных отливок (опытных образцов) приведены в табл. 2.

1087561

Продолжение табл. 2

Гф9, Граз ° 40П. 1, Ц8-10

55-60

240-260

Гф8,9 Пт1 + II.296-98

Ф -2-4 т

190-200 5, 0-6,0

П р и м е ч а н и е. Гф — форма графита; Граз. — размер включений графита, Р 1 - перлит пластинчатый, П 2 — перлит т зернистый Ф вЂ” феррит, Ц вЂ” цементнт.

Таблица 3

Стоимость 1 кг, руб

Расход на:I т жидкого, Х. Затраты на 1 т жидкого, руб

Комп оне нты модификатора

0,84

О, 003

0,003

Теллур

Медь

0,06

1,75

0 015 0 06

0,4

Алюминий

Таолипа4

Расход на 1 т жидкого, Х

Компоненты модификатора

Затраты на 1 т жидкого, руб

Стоимость 1 кг, руб

Азотированный ферромарганец

0,5

0,02

0,158

Медь

0,0095

0,013

0,195

Алюминий

0,4

0,06

Окалина железа

0,00?

0,09

0,005

Присутствие в модифицирующей смеси окалины железа >66Х и азотированного марганца >16Х приводит к появлению остаточного цементита в структуре, что ведет к ухудшению механических свойств чугуна — твердости и прочности. Содержание окалины железа ниже 64Х и азотированного марганца ниже 12Х в предлагаемой модифицирующей смеси ведет к появлению в структуре чугуна ферритов, что является нежелательным, так как при этом получаем феррито-перлитный чугун.

Результаты испытаний показали, что чугун, обработанный предлагаемой модифицирующей смесью, обладает повыаенной прочностью и твердостью.

Предел прочности на разрыв чугуна, обработанного предлагаемой смесью, на 10 кг/мм вьпше по сравнению с, чугуном, обработанным известной смесью, а твердость — на 40.

В качестве базового объекта для

20 оценки технико-экономической эффективности предлагаемого технического решения принята модифицирующая смесьизвестная.

Использование предлагаемого изобретения по сравнению с базовым объектом обеспечивает также снижение себестоимости.

Ниже приведен сравнительный рас30 чет стоимости известного модификатора (табл. 3) и предлагаемого (табл. 4) с указанием стоимости каждого компонента, входящего в состав модификатора (на 1 т жидкого металла) . !

Составитель Н.Шепитько

Техред И.Метелева Корректор А.Тяско

Редактор Н.Джуган

Заказ 2588/24 Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4

7 1087561

Таким образ ом, использование предлагаемого модификатора обеспечивает следующие преимущества по сравнению с иэвестньи: оздоровление условий труда обслуживающего персонала за счет исключения из смеси токсичного теллура, улучшение качества отливок за счет повышения механических свойств чугуна (прочностные свойства отливок повышаются в 1,5-1,2 раза), повышение срока службы деталей, изготовленных из чугуна, модифицированного предлагаемой смесью, снижение себестоимости

1 т годного литья.

Ожидаемый годовой экономический эффект от применения данной модифицирующей смеси составляет 1350 руб.