Модификатор для чугуна

 

МОДИФИКАТОР ДЛЯ ЧУГУНА, содержащий кремний, кальций, алюминий, стронций, углерод, барий, медь, сурьму и железо, отличающийся тем, что, с целью улучшения микроструктуры и повышения антифрикционных свойств чугуна, он дополнительно содержит титан и фосфор при следующем соотношении компонентов, мас.%: 42-58 Кремний 0,2-7,0 Кальций 0,5-4,0 Алюминий 0,5-3,5 Стронций 0,8-4,5 Углерод 0,6-3,0 Барий 8,0-12,5 Медь 0,2-5,0 Сурьма 0,3-8,0 Титан 0,5-6,0 Фосфор ш Остальное Железо

СООЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4 А сЮ С 22 С 35/00

/

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ,,, /

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3670375/22-02 (22) 08.12.83 (46) 15.03.85. Бюл. Ф 10 (72) В.Г.Горенко, С.Н.Примеров, Б.Х.Хан и В.Д.Краля (71) Институт проблем литья АН УССР (53) 669.13-198(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 769387, кл. С 22 С 35/00, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

В 857291, кл. С 22 С 35/00, 1979. (54) (57) МОДИФИКАТОР ДЛЯ ЧУГУНА, содержащий кремний, кальций, алюминий,. стронций, углерод, барий, медь, сурьму и железо, отличающийся тем, что, с целью улучшения микроструктуры и повышения антифрикционных свойств чугуна, он дополнительно содержит титан и фосфор при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:

Кремний 42-58

Кальций 0,2-7,0

Алюминий . 0,5-4,0

Стронций 0,5-3,5

Углерод 0,8-4,5

Барий О, 6-3,0

Медь 8,0-12,5

Сурьма 0,2-5 0

Титан 0,3-8,0

Фосфор 0 5-6,0

Железо Остальное

1145044

1

Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности к получению и использованию комплексных модифицирукнцих сплавов, используемых для внепечной обработки чугуна.

Известен модификатор, содержащий мас. %:

Кремний 40-60

Кальций 5-10

Барий О, 5-10

Медь 10-25

Алюминий 2,5-8,0

Углерод 0 5-6,0

Железо Остальное (1j .

Однако данный модификатор не дает возможности значительно влиять на микроструктуру чугуна, особенно на форму и размеры графитовых включений и дисперсность перлита, повышать 2б прочностные и антифрикционные свойства чугуна.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является сплав для, 25 легирования, содержащий, мас. %:

Кремний 65,0-84,5

Кальций 0,15-2,35

Алюминий 1,8 — 6,5

Стронций 0,8-2, 0 30

Углерод 0,5-3,4

Барий 0,35-3,8

Медь 2,0 — 8,0

Сурьма 3 5-10,5

Железо Остальное (2)

Использование данного сплава не поэволяе r значительно влиять на улучшение формы и уменьшение размеров графитовых включений. Кроме того, чугун, обработанный данным сплавом, @ имеет низкие антифрикционные свойст- ва.

1Целью изобретения является улучшение микроструктуры и повышение антифрикционных свойств чугуна.

Поставленная цель достигается тем, что модификатор для чугуна, содержащий кремний, кальций, алюминий, стронций, углерод, барий, медь, сурьму и железо, дополнительно со- 50 держит титан и фосфор при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Кремний 42,0-58,0

Кальций 0,2-7,0

Алюминий 0,5-4,0

Стронций 0,5-3,5

Углерод 0,8-4,5

Барий О, 6-3,0

Медь 8,0 — 12,5

Сурьма

Титан 0,3-8,0

Фосфор 0,5 — 6,0

Железо Остальное

Кремний является модификатором и способствует улучшению формы и уменьшению размеров графитовых включений. Модифицирующее действие кремния проявляется при его содержании в сплаве в количестве больше 42,0%..

Если содержание кремния превышает

58,0%, то дальнейшее его действие на микроструктуру чугуна ослабевает.

Кальций способствует, улучшению формы графитовых включений в микроструктуре чугуна. его положительное влияние начинает проявляться при содержании в сплаве в количествах больше 0,2%. При содержании кальция больше 7,0% его положительное влияние проявляется значительно слабее.

Барий является сильным модификатором, влияющим на форму, размеры и количество графитовых включений и дисперсность и количество перлита.

Кроме того, он подавляет выпадение структурносвободного цементита.

Благоприятное влияние бария проявля— ется при его содержании в сплаве в количествах больше 0,6%. При содержании бария больше 3,0% в микро структуре наблюдается укрупнение пластинок перлита, появляется феррит и снижается уровень антифрикци— онных свойств.

Медь способствует перлитизации микроструктуры чугуна и повышает его жидкотекучесть. Положительное влияние меди проявляется при ее содержании в сплаве в количествах больше 8 0%. Содержание в сплаве меди в количествах больше 12,5% приводит к ее ликвации в микроструктуре чугуна и снижению прочностных и антифрикционных свойств.

Алюминий, являясь модификатором, способствует тому, что в микроструктуре чугуна не появляется структурносвободный цемент. Его модифицирующее действие начинает проявляться при содержании в количестве больше

0,5%. При увеличении содержания алюминия больше 4,0% он приводит к образованию окисных пленок, которые снижают прочностные и антифрикционные свойства чугуна.

Углерод снижает температуру плавления модификатора и способствует повышению его усвоения чугуном.

Влияние углерода на повышение усвоения модификатора чугуном начинает проявляться при его содержании в сплаве в количествах больше 0,8Х

Повышение содержания углерода больше 4,5 приводит к ухудшению формы и увеличению размеров графитовых включений, что, в свою очередь, при; водит к снижению свойств чугуна.

Стронций является сильным модификатором. Его введение в состав сплава обеспечивает значительное улучшение формы, увеличивает количество и уменьшает размеры графитовых включений. Положительное влияние стронция проявляется при его содержании в сплаве в количествах больше 0,5 .

При увеличении содержания стронция больше 3,5 . дальнейшего улучшения микроструктуры и повышения свойств чугуна не наблюдается.

Введение титана в состав модификатора обеспечивает улучшение формы графита и перлитизацию металлической матрицы микроструктуры чугуна. Положительное влияние титана проявляется при его содержании в сплаве больше

0,3 . Если содержание титана превышает 8,0, то его дальнейшее влияние на микроструктуру и свойства чугуна уменьшается.

Введение в состав модификатора фосфора и сурьмы способствует появлению в микроструктуре чугуна сложной сурьминофосфористой эвтектики и повышению антифрикционных свойств чугуна. Положительное влияние фосфора проявляется при его содержании

145044 4 в сплаве в количествах больше 0,5 ., а сурьмы — при ее содержании в количествах больше 0,2 . При содержании в сплаве больше 6,0 . фосфора и 5,0Х сурьмы образуются крупные включения эвтектики, которые повышают хрупкость чугуна и способствуют снижению его прочностных и антифрикционных свойств .

10 Пример. Выплавку исследуемых модификаторов проводили в индукционной печи ИСТ-О, 16. Химйческий состав и свойства исследуемых сплавов приведены в таблице. Сплавы 1и 2

15 соответствуют прототипу, сплав 3 содержит меньше стронция, фосфора и сурьмы, сплав 9 содержит больше титана и сурьмы, а сплавы 4-8 полностью соответствуют по составу предлагаемому модификатору.

Анализ данных таблицы показывает, что по сравнению с известным сплавом предлагаемая лигатура имеет более низкую температуру плавления и боль2S ший процент усвоения чугуном.

Исходный чугун, используемый для внепечной обработки исследуемыми модификаторами, имеет следующий химический состав, мас. .: углерод

3р 3,29; кремний 1,68; марганец 0,83; хром 0,16; никель 0,09; медь О, 12; фосфор 0,08; сера 0,03; железо— остальное. Выплавку чугуна проводят в индукционной печи ИСТ-О, 16. После

35 расплавления чугун перегревают до температуры 1750-1780 К. Внепечную обработку проводят исследуемыми модификаторами при температуре чугуна в пределах 1690-1735 К. Для обработ40 ки используют 1 ° 5 исследуемых сплавов.

1145044 т I! ! !

1 о

О»

1 м

С»4

М 00 л л

С»4

С 1

00 л

Ю о

Ф ч0 о

С: л

Ю о .Ф

C 4 л

-Ф

О1 О1 л

СЧ

1 ь

Ю л

С1 ю л

Э I

Э

С» 1 СО

d) ! LG

О1 м

С» \

CO л

С 4

О1

О » л сч О л л

О1

Ю

О1 м

»:«

1 л и о ф х

С»

0 х

Х

Е» о

Э л

С4 л о

С 4

co o л л

О С"1

О1 л

С 1

О1

Ю л

О о

М

О \

» о

»«

О\ !

CV

СО 00

С 1»О л л

»- С 4 л о

С"1 о

>х о х

dJ

I

I

I Ф !

I

О » л

С 1

О О1 л л

О1

01

I м (7» о л

О1 л

С 4 о л

О1

СО

С»4 Л л м

СО С»4

»о 2 л с (:31 л о л

С 1 л

С 4

О1 о

О1

Э

С1 и

Э

С0 I

Э о о

О1 .1

01

»о л м

О1

СО

СО л

О1 О л » о

О\ М О 00

» л о

С»4 л м

С4 с 1

СО 00 л л

С»4 м

О1 О л о

СЧ л

С»4. 1

О1 м

СО

Ю с0 о

Е»

С«!

ЕС х

Е.» х

Ц о

Й ЕС

cd

С0

Е и

«х

О х и

С6 а

Ел Х

Е

6! л а QI

Э В

И Сб

Э И

e v

Э л ж z х о э х

О »

tQ и

Р а

О

8 и

О

«

«

Q0 »в

O C0 О г л о сч а

О1 б С4

СО С.4 O л л л л о Ю м сч

« л ю о о л л л

CO О1 О

О\

СО С»4

С0 л л л

М»О С»4

О1

СО м) ф

С»!» С М

» 6

"О»d С»4

О1

С 4 о о а л л л о

Ф, »«х х х х х

)х с е х о ".Е Ь D х

Э О 0 а о, 1 »

v o

М л

О 1

00 л л

»о

СО л

С 4

CO

С»4 л о л

ОО л « л о

ЭО х

5

«4 о о х

«О

Ц

Э

Е» о

Э о х

«Q

1»

Aj

F и

v о и о

«0 ! о

С0

Ф

cd

С„

И и и!

Р\

Е и

«х о х

Ю 1!45044 О б

Щ

CO

M О

С4

С 1 О

СЧ

Ю Щ

Ю Щ «Ч

С л

«"1»»О ь

СЧ

00

С 4

I О

Щ

Щ

СЧ

Щ м

О1 л ь О

° »

C)

Щ

СЧ

СЧ л

««4 м

Ю

CO

СЧ

CO

С 4 О

Щ

Ю О

Щ с4

СЧ л

C) СЧ

О

° »

C) Ю

Щ

С4 » СЧ м м

»- С 4

Ю л м

1И х л

Ф вЂ” — 4 ф

С4

CO

СЧ

1 л

«

С 4

CO О

Щ

»О

С»4 (7

° » ь

СЧ

«»4 л ь

C) ь ь щ

-Ф

»- СЧ Ю м

Х 1 х

1- 1

О

«О 1

«0

А, 1

О

О

« 4 л

Щ

О1

Щ О

CO

СЧ

Ю

СЧ

О

° »

« 4

С 4

Ю

Щ сп л

M м

СЧ ь

Ф м

Щ

«Ч

CO

«Ч

CO О

Щ

t О

Щ

00

00 л

C) C)

Щ

С 4

٠— СЧ

СЧ

««4 х

СЧ

I О

Щ и

1 О

««4

v! э л

СЧ

О\ О

«Ч О

СО

Ф ь

Ю

Ю щ л

М\ «4 — «Ч м

СЧ л ь

Cl 1

««t

1 3 I

V l Х

1 1

«t4 l

Ф I

«») 1 й»

Ю м

»

Щ

1 О

Ю

Щ>

СЧ

1 О О

С»4

СО

Ю ь

Щ

С 4 м л

СЧ

Ю л

Ю л м

С4

СЧ

СО

C)

Щ

I ь

Ю

1

1

I

1

1

1

1 Ю

«0

»х

Ю

Ю л

«"\

» — СЧ О

С 4

° »

»«

СО

Ю

Ю м

О

О х х

««I

«»4

М !

44

О и

О х р л о х а х

4 х

О

03

l ««t и Г:Г

Е О

Р а

Х «lt

Ф

О 4

hC, л

e v а 01 и., gl

«O l

««t l

E" 1

»44 1

Х1 х!

«44 I !!

«» I

О1

CI

Ol

О.!

«»

СД

«

C:

I

1

««1 I

Х 1

;л

1

1

Я »

1

1

I

1

1 сб

1

1

1 !

1

1

1,«» ! С

1 «tl

11 ! и

1 и

1 Х

1О

1 ! О

I Х ! 1Р

I

1»»

Э х !

1 !

1 х

I и

О х х (6

ОХ аZ

И л

«44 а х ф 4

О»

1:» Х

i л 1.» х и

1О О л

4 СО

4 W Х

О

1 0 и 5

«44 - а а k(и Ф

f» О 4 t«t

Ь Е Х Г-»

С:Г

1» Э х а

«tt u

Ц

В 4С

О X u х

««t х

»О

»«4 и х о

v x о х х о

Ь ь v О

Ch л СЧ С»1 ь в а

4 4

СЧ

Ф В О

Г-» Г.» . Г-»

СЧ CV О в а

Г Г»

СЧ СЧ

»О В О

Г Г

1 аФ !

»

5 5

«4I ив

l > 45044

Д m о, е е

Ю

Щ (4

Р") в

Ю о

Ю

Ю

Ю о

»»

В Ю Ю

Ф Ю

Р1 в

1 г

Ю сч о в е е

О Е Ю

8 в!

11

1

I оО 1

1

Ф в

Ое

Х еО ж

Ф Ж о > е»

Ф Р

Й

1:

Р

Е» е" ф

X X

Составитель Н.Шепитько

Редактор М.Циткина Техред А.Вабинец . Корректор И.Муска

Заказ 1122/21 Тираж 583 Подписное

ННИИПИ 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

Из таблицы видно, что использование для внепечной обработки предложенного сплава по сравнению с известным позволяет повысить предел прочности при растяжении с 266-275 до 276-286 МПа, предел прочности при изгибе с 500-514 до 552-568 МПа, модуль упругости с 13250-13300 до 13950-14250 кгс/мм, твердость

l45044 12 с 212-217 до 232-257 и износостойкость с 1,0-1,04 до 1,33-1,56 при снижении коэффициента трения без смазки с О, 26-0, 27 до О, 21-0, 22.

Ожидаемый зкономический эффект за счет повышения антифрикционных свойств чугуна в 1,25-1,45 раза сос— тавит 5,62-5,87 руб. на 1 т годного чугуна.