Смесь для модифицирования чугуна

 

Изобретение относится к металлургии , в частности к составам модификаторов для получения чугуна преимущественно с пластинчатым графитом. Цель изобретения - повьппение прочности и однородности свойств чугуна в толстостенных и разностенных отливках . Смесь для модифицирования чугуна включает, мас.%: феррохром высокоуглеродистьй 12-20; сурьма теллуристая 0,05-0,10; лигатура с редкоземельными металлами на железокремниевой основе 65-75 и ферромарганец высокоугле одистый остальное. Смесь обеспечивает повышение предела прочности при растяжении на 10-14% и однородность структуры и твердости чугуна по сечению разностенных и толстостенных отливок более чем в 4,0 раза. 2 табл. SS (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) О Ai (51) 4 С 21 С 1 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3988286/22-02 (22) 13. 12. 85 (46) 07.05.87. Бюл и 17 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт литейного машиностроения, литейной технологии и автоматизации литейного производства (72) Н.И.Кобелев, А.В.Козлов, И.А.Дибров, С.С.Зуйков, А.Г.Швачка и Г.Т. Бирюков (53) 669.163 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 263616, кл. С 22 С 37/06, 1968.

Авторское свидетельство СССР

Р 863697, кл. С 22 С 35/00, 1981. (54) СЩ:СЬ ДДЯ МОДИфИЦИРОВАНИЯ

ЧУГУНА (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к составам модификаторов для получения чугуна преимущественно с пластинчатым графитом.

Цель изобретения — повышение прочности и однородности свойств чугуна в толстостенных и разностенных отливках. Смесь для модифицирования чугуна включает, мас.7.: феррохром высокоуглеродистый 12-20; сурьма теллуристая 0,05-0,10; лигатура с редкоземельными металлами на железокремниевой основе 65-75 и ферромарганец высокоуглеродистый остальное.

Смесь обеспечивает повышение предела прочности при растяжении на 10-143 и однородность структуры и твердости чугуна по сечению разностенных и толстостенных отливок более чем в

4,0 раза. 2 табл.

1308630

12-20

Сурьма теллуристая

0,05-0, 1

65-75

Остальное

Изобретение относится к металлургии, в частности к составам модификаторов для получения чугуна преимущественно с пластинчатым графитом.

Цель изобретения — повышение прочности и однородности свойств чугуна в толстостенных .и разностенных,отливках.

Смесь для модифицирования чугуна содержит высокоуглеродистые феррохром и ферромарганец, сурьму теллуристую и лигатуру с редкоземельными металлами на железокремниевой основе при следующем соотношении компонентов, маа./:

Феррохром высокоуглеродистый

Лигатура с редкоземельными металлами на железокремниевой основе

Ферромарганец высокоуглеродистый

Введение в состав смеси сурьмы теллуристой в виде соединения БЬ Тез повышает прочность и однородность свойств чугуна в толстостенных и разностенных отливках, так как сурьма и теллур способствуют перлитизации металлической основы в толстых сечениях отливки и, кроме того, сурьма предотвращает образование карбидов, особенно хрома, в тонких сечениях отливки, а теллур способствует измельчению звтектического зерна.

Введение в состав смеси лигатуры с редкоземельными металлами на железокремниевой основе не только обеспечивает высокую степень графитизации чугуна, но и способствует улучшению формы, размеров и распределения графита в металлической основе и, как следствие, повышению прочности и однородности свойств чугуна в отливках.

Использование в предлагаемом составе смеси высокоуглеродистых феррохрома и ферромарганца с содержанием соответственно 8 и 77 углерода повышает графитизирующую способность смеси и способствует измельчению включений графита, так как углерод феррохрома и ферромарганца при вводе в расплав чугуна служит зароды5

t0

50 шевыми центрами для кристаллизации графита, что уменьшает вероятность появления структурно-свободного цементита и .повышает однородность свойств чугуна, В составе смеси используют высокоуглероцистый феррохром в кусках размером 1-4 мм, высокоуглеродистый ферромарганец в кусках размером 1-4 мм, сурьму теллуристую в виде соединения

Sb Te> в порошке с частицами размером менее 0,5 мм, лигатуру с редкоземельными металлами на железокремниевой основе в кусках размером 1-4мм.

Смесь для модифицирования чугуна приготавливают отвешиванием расчетных доз компонентов в соответствии с предложенным количественным соотношением и в зависимости от массы модифицируемого металла.

Эффективность действия смеси выявляют на чугуне, содержащем, :

С 2,95-3,06; Si 1,60-1,72;Мп 0,500,52; S 0,02-0,03, выплавленном в кислой индукционной печи и нагретом до 1450+10 С, а затем захоложенном до 1390+10 С, Компоненты смеси для модифицирования вводят в ковш в количестве

0 15 X от массы жидкого чугуна. После выдержки и удаления шлака заливают литейные формы для получения образцов и технологических проб.

В табл. 1 представлена составы предложенной и известной смесей для модифицирования чугуна.

В табл, 2 показано влияние указанных смесей на свойства модифицированного чугуна. Модифицирующий эффект предложенного и известного составов смеси оценивают по величине отбела пробы размером 65 65 12 мм, заливаемой в стержневую форму с металлической плитой; по величине предела прочности Сь образцов, вырезанных из цилиндрических заготовок диаметром 30 мм и длиной 280 мм; по колебанию показателей твердости НВ, по сечению ступенчатой пробы со ступенями толщиной 40 80 120 мм и по микроструктуре шлифов приготовленных из образцов после испытаний механических свойств, Испытания на прочность и твердость, а также исследование микроструктуры проводят стандартными методами.

Из приведенных в табл. 2 результатов испытаний следует, что оптимальl 308630 ная массовая доля высокоуглеродистых феррохрома и ферромарганца, сурьмы теллуристой и лигатуры с редкоземельными металлами на железокремниевой основе в составе смеси находится соответственно в пределах,7: 12-20, 9-16; 0,05-0,10 и 65-75 (составы 1-3).

Введение высокоуглеродистого феррохрома в количестве 12-207. обеспечивает повышение прочности и однород- 10 ности (изотропности) свойств модифицированного чугуна по сечению отливок за счет ввода хрома и одновременно способствует графитизации чугуна за счет ввода углерода, служащего дополнительными центрами кристаллизации графита.

При уменьшении содержания высокоуглеродистого феррохрома в составе модификатора (состав 4) ухудшаются 20 показатели прочности модифицированного чугуна, а также увеличивается разброс показателей твердости в различных по толщине стенках отливок изза ухудшения структуры металлической бсновы чугуна (возрастает содержание феррита), формы, размеров и распре— деления включений графита. При увеличении содержания высокоуглеродистого феррохрома (состав 5) понижается прочность чугуна и однородность показателей. твердости по сечению толстостенных и разностенных отливок из-за повышения склонности чугуна к отбелу, появления структурно-свобод- 35 ного цементита (особенно в тонких стенках и кромках отливки), затрудняющего механическую обработку.

Введение высокоуглеродистого ферромарганца в пределах 9-167 в сос- 40 таве смеси способствует повышению графитизирующей способности и лучшему усвоению смеси в расплаве чугуна при обеспечении высокого уровня прочностных свойств чугуна, 45

Сурьма теллуристая вводится в состав смеси в количестве 0 05-0,107.

Это содержание является оптимальным для обеспечения высокой перлитизирующей способности и однородности 50 свойств по сечению толстостенных и раэностенных отливок, При уменьшении содержания сурьмы теллуристой в составе смеси (состав

6) ухудшается ее модифицирующий эффект, понижается прочность чугуна и увеличивается разброс показателей твердости по сечению толстостенных и разностенных отливок вследствие ухудшения микроструктуры, меньшей степени перлитизации металлической. основы, укрупнения эвтектического зерна, При увеличении содержания сурьмы теллуристой в составе смеси (состав

7) прочность чугуна и однородность показателей твердости по сечению отливки подают вследствие появления в структуре карбидов и выделенйя структурных составляющих неблагоприятной формы, в частности аномальных форм графита (сетчатого, видманштеттового), и разорванной сетки по границам эвтектических зерен.

Лигатура с редкоземельными металлами на железокремниевой основе введена в состав смеси в пределах 65 757, что обеспечивает повышение модифицирующего эффекта, прочности и однородности свойств чугуна в разностенных отливках.

Уменьшение содержания лигатуры с редкоземельными металлами на желеэокремниевой основе в составе смеси (состав 8) приводит к ухудшению модифицирующего эффекта вследствие превалирования действия феррохрома и ферромарганца, повышению углерод.» ного эквивалента чугуна и, как следствие, к снижению прочности чугуна и однородности свойств по сечению толстостенных отливок вследствие ухудшения структуры чугуна, главным образом формы, размеров и распределения включений графита, Повышение содержания лигатуры с редкоземельными металлами на железокремниевой основе в составе смеси (состав 9) приводит в некоторому увеличению отбела, образованию газовой пористости в отливках из-за повышения количества вводимого в расплав чугуна алюминия (содержащегося в лигатуре в пределах 2-67) и удорожанию смеси из-за высокой стоимости Р3М.

Как следует из результатов испытаний, приведенных в табл. 2, обработка жидкого чугуна предложенной смесью, по сравнению с известной, обеспечивает повышение модифицирующего эффекта, выражающегося в повышении предела прочности при растяжении на 10-147 и однородности структуры и твердости чугуна по сечению разностенных и толстостенных отливок более чем в 4,0 раза.

1308630

Феррохром высокоуглеродистый

12-20

Сурьма теллуристая

0,05-0,1

Лигатура с редкоземельными металлами на железокремниевой: основе

Ферромарганец высокоуглеродистый

65-75

Остальное

Т а б л и ц а 1

Состав, мас.7.

Модифицирующая смесь

Силикоба- Сурьма тел" Лигатура с РЗМ рий луристая на железокремниевой основе

Феррохром

Ферромарганец

0 05

70,9

12

0,10

0,075

18,925

15,95

0 05

10,9

15,96

21

68

0,10

0,04

12,89

i5 93

10,93

0,11

64

0,07

0,07

13

10 (известная) 12

70

Улучшение свойств чугуна, модифицированного предложенной смесью, про.исходит, как показывают металлографические исследования, за счет повышенйя степени перлитизации металлической основы и ее дисперсности, улучшения формы,. размеров и распределения включения графита, повышения однородности с груктуры металла по сечению толстостенных и разностенных 10 отливок.

Кроме того, предложенная смесь имеет высокую графитизирующую способность благодаря содержанию в ней значительного количества углерода, 15 служащего зародышевыми центрами для кристаллизации графита, что дает возможность сократить расход смеси в 4-5 раз, уменьшить потери температуры обрабатываемого жидкого метал- 20 ла и экономить топливо или электроэнергию при выплавке чугуна.

Предложенная смесь для модифицирования чугуна может быть использована при производстве отливок дета25 лей машин и оборудования, работающих в условиях трения, повышенных и длительных механических нагрузок и давлений. Наиболее целесообразно использовать предложенную смесь для модифицирования низкосернистых чугунов, выплавленных в электрических печах на шихте со значительной долей стального лома и предназначенных для получения разностенных и массивных отливок в песчаных формах с остаточной влажностью не выше 1,ОХ.

Таким образом, при использовании предложенной смеси для модифицирования чугуна повышают прочность и однородность чугуна в толстостенных и разностенных отливках при внепечной обработке жидкого металла.

Формула изобретения

Смесь для модифицирования чугуна, включающая феррохром и ферромарганец, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности и однородности свойств чугуна в толстостенных и разностенных отливках, она дополнительно содержит сурьму теллуристую и лигатуру с редкоземельными металлами на железокремниевой основе, при этом используют высокоуглеродистые феррохром и ферромарганец при следующем соотношении компонентов, мас.7:

Таблица 2! 308630

Твердость НВ, 10 Па, 7 в ступенях толщиной, мм

ВеличиКоличестПредел прочности

G,ÈÏà

Смесь на отбела,h мм во присадки,Ж от массы

40 80 120

310 225 221 216

2,0

О, l5

0,15

2,0.

320

229 225 2!9

227 223 2!7

229 225 219

225 . 217 207

235 225 215

225 21 5 203

241 227 215

221 212 201

231 221 210

249 221 193

238 219 197

2,0

315

0,12

0,15

2,0

315

290

1,5

0,15

3,5

0,15

290

О, 1 5

280

4,5

0,15

280

1,5

0,15

3,0

300

0,15

32,0

0,15

0,60

5 0

280

Составитель К.Сорокин

Редактор А.Козориз Техред И.Попович Корректор Л.Пилипенко

Заказ 1775/22 Тираж 550 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5-35, Раушская наб.,д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная, 4