Модифицирующая смесь

 

Изобретение относится к металлургии , а именно к модификаторам жидкого чугуна, и может быть использовано при производстве отливок из ковкого чугуна. Целью изобретения является повышение механических свойств чугуна. Модифицирующая смесь содержит, мас.%: борную кислоту 65- 70; силикобарий 8-12; углекислый барий 10-15 и окалину железа 3-17. Применение смеси позволяет увеличить предел прочности чугуна на разрыв на 45-60 МПа. 2 табл. i

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК др4 С 21 С 1/00

В„ /3

1 у

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ д/ а

Щ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А STOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I (21) 3972629/3 1-02 (22) 26.08.85 (46) 30.06.87. Бюл. У 24 (71) Горьковский политехнический институт, (72) В.А.Коровин, А.М.Моисеенко, С.Г.Курилин и Н.И.Шанина (53) 669.15-198(088.8) (56) Богачев И.Н. и др. Графитизация и термическая обработка белого чугуна. M., 1964, с. 24.

ТЕхнология и оборудование литейного производства. Зарубежный опыт.

Экспресс-информация, сер. 3, М., 1985, вып. 2, с. 3-6.

„„SU„„1320236 А 1 (54) .МОДИФИЦИРУЮЩАЯ СМЕСЬ (57) Изобретение относится к металлургии, а именно к модификаторам жидкого чугуна, и может быть использовано при производстве отливок из ковкого чугуна. Целью изобретения является повышение механических свойств чугуна. Модифицирующая смесь содержит, мас.X: борную кислоту 6570; силикобарий 8-!2; углекислый барий 10-15 и окалину железа 3-17.

Применение смеси позволяет увеличить предел прочности чугуна на разрыв на

45-60 МПа. 2 табл. 120236

Изобретение относится к металлур-гии, а именно к модификаторам жидкого чугуна, и может быть использовано при производстве отливок иэ кавкага чугуна.

Целью изобретения является повышение механических свойств чугуна.

Предложенная модифицирующая смесь содержит В качестве карбидообразу:ощих компонентов барную кислоту и окалину железа, а в качестве барийсодержащих компонентов — силикобарий и углекис-лыи барий при следующ м соаiт.-.ашении компонентов мяс . Е:

Барная кислота. 65-70

IiItIKO63pNt, Я-"7

Угг.екислый барий 10-15

Окалина железа 3- 1

В качестве компонента модифицирующей смеси используется окалина железа — отход кузнечного гроизнодства.

Окалина железа образуется на заготовках при нагреве перед коькой, в процессе конки она отлетает н виде мелких чешуек. Окалина железа представ"ляет собой совокупность окислов железа (ат окиси до зякиси).

Окалина желез при ввод ряспля1 чугуна частично разлагается с Выделением кислорода, который способст-вует отбеливанию, т.е. прецотнращяеr

Выдел"-ние свободнага графита при кристаллизации„

Часть окислон окалины в качестве неметялпических включений слу.кит подкладкой для субмикро..копических зародьш1ей графита„ которые имеются гри крис-аллизации белого чугуна. пр; — ..— нращаемага Häoeëep.eiaHII !.eрмаабp= .бат=. кой н канкий.

В качестве компонента модифицирующей смеси испопьзуется барий углекислый технический, который при вводе н жидкий чугун разлагается на окись барин и углекислый газ, Пузырьки углекислага газа, проходя через слОЙ металла B ковше, бярботируют чугунр повышая эффекtиВность моди фицироняния и протекания химичес.;. :ит реакций. Барий, имея Высокий казффи.. циент активности по отношению к сере,, нступяе Г н реякцию зямещения и= ох11 ла бария с образованием сульфидов, которые, адссрбируясь на зярадьклях графита, препятствуют их х=-атическому ро ту и они приобретают ксмгактную форму.

В качестве компонента:;редлаженной модифицирующей ..:меси испольэуе;ся также силикабарий. Кремний силико— бария я:ляется самым активным графитизнрующкм элементам., который при кристаллизации выделяется н виде субмикраскопических зародышей.

В сас.тав гредлагаемай модифицируюшей смеси входит также барная кислота,, которая представляет собой nono-!

Lot< белого цвета. Барная кислота

Включена в сос — àâ модифицирующей смеси для введения н расплан чугуна бора. Модифицирование борам сильно

Влияет на графитизацию. При,концентрациях бора меньше 0,0037 он резко ускоряет графитизацию беэ эаметногG увеличения ксличествя центров графита, я при д=áанке 0,00127. боря количество центров графита уменьшается.

Введение н расплав аалее 0,0037 бора сопровождается ускорением процесса ряфитизяции и резким УВеличени-v количества центров графита, При дальнейшем увеличении содержания бора его нл,ияние на скорость графитизяции г начинает уменьшаться. Увеличение количества бора выше 0,17 приводит к . уменьшению скорости гряфитизяции по

"равнению с чугуном с меньь= . Stабан-. кой боря. Бар, ввеяенный з количест> не около 17, совершенно -.Оданляет графитизацию белого ч "гуна. Причина этага заключается в та:;,. чта бор являетсл при этом кярбидообразующим элементом. При введении бора н больших количествах ан образует сложные карбидь., которые почти не поддаются графитизации, Ввод в белый чугун силикабария и углекислага бария приводи 1 K увели-40 нению центров графита, их измельчению и улучшению их формы,. что положительно сказывается на увеличении механических свойст":=, Для получения модиф цирующнх сме45 сей было приготовлено пять составов ингредиентов (1 - 5). Параллельно была подготовлена известaest модифицирующая сме< ь (6}„

Химическии сОстяв смесeй 1 — 6 прeд бставлен в табл, Р

Каждую модифицирующую смесь .пригстоьляли отдельно смешиванием компонентов,, При зыпуске жидкого чугуна (состав. мас./: С 2,4; Si 1,1; Мп с5 О,ч; 0 0,06; В 0,06; Р 0,07), выплавленного дуплекс-процессом вагранка — электродугоная печь, модифицирующие =-меси при температуре порядка 1500оС по."ледовательно вводили в

1320236 чугуна. 5

Отлитые образцы, модифицированные предложенной смесью, подвергали термической обработке по режиму: нагрев до 960 С, выдержка при этой температуре, промежуточное охлажде- 10 ние до 730 С с выдержкой при этой температуре и окончательное охлаждение на воздухе.

Механические характеристики полученных отливок (опытных образцов) 15 приведены в табл. 2.

Присутствие в модификаторе более

12% силикобария и более 15% углекислого бария ведет к появлению в структуре пластинчатого графита, т.е. к 20 образованию серого чугуна, а не белого, и, следовательно, к снижению механических свойств чугуна, а присутствие в модификаторе более 70% борной кислоты и более 17% окалины ведет25 к излишнему увеличению количества цементита в структуре и увеличению продолжительности термической обработки.

Присутствие в модификаторе ме- 30 нее 8% силикобария и менее 10% углекислого бария ведет к снижению скорости графитизации чугуна в твердом состоянии и, следовательно, к увеличению продолжительности отжига и сни-35 жению механических свойств чугуна, а присутствие в модификаторе менее

65% борной кислоты и менее 3% окалины ведет к появлению в структуре зон серого чугуна, т.е. к ухудшению фор- 40

Содержание компонентов, мас.%

Состав смесей

Углекислый Окалина барий железа

Силикобарий

Висмут

Борная кислота

10,0

10,0

67,5

17,0

10,0

8,0

3,0

15,0

12,0

70,0

6,0

18,0

3,0

73,0

2,0

20,0

18,0

60,0

1,2

98,0 шесть ковшей. Затем модифицированный чугун разливали по формам и одновременно отливали опытные образцы для исследования механических свойств мы графита и вьщелению при кристаллизации жидкого чугуна свободного пластинчатого графита, а значит, к снижению механических характеристик.

Результаты испытаний показали, что чугун, обработанный предлагаемой модифицирующей смесью, обладает более высокими механическими свойствами. Предел прочности на разрыв чугуна, обработанного предлагаемой смесью, на 45-60 МПа вьппе по сравнению с чугуном, обработанным известной смесью.

Использование изобретения обеспечивает улучшение качества отливок эа счет повьппения механических свойств чугуна (прочность вьппе на

45-60 МПа); повьппение срока службы деталей, изготовленных из чугуна, модифицированного предлагаемой смесью; улучшение условий труда обслуживающего персонала за счет исключения выделений токсичного висмута. формула изобретения

Модифицирующая смесь, содержащая карбидообразующий компонент и силикобарий, отличающаяся тем, что, с целью повышения механических свойств чугуна, она дополнительно содержит углекислый барий, а в качестве карбидообразующих компонентов содержит борную кислоту и окалину железа, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Борная кислота 65-70

Силкобарий 8-12

Углекислый барий 10-15

Окалина железа 3-17 Таблица 1

1320236

Т аблица 2

Относительное удлинение,X

Структура чугуна

Твердость

НВ

Состав смеси

t44

460

ГФ9, Граз 35-40, Фе

14,0

ГФ9, Граэ 35"50, Пт2 10 Фе 90, 137

445

12,0

ГФ9, Граз 35-50 Фе

141

450

12,5.6 0

167

380

210

ГФ5, 6 Граз 45-100

Фе

2,0

1007 Фе

14,4

400

Il p и м е ч а н и е. ГФ вЂ” форма графита; Граз — размер включений графите;

ПТ2 — перлит зернистый; Фе — феррит.

Составитель К.Сорокин

Редактор И.Рыбченко Техред А,Кравчук Корректор А.Обручар

Заказ 2613/23 Тираж 549 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Yæãopîä, ул.Проектная, 4

Предел прочности, МПа

ГФ7, 8, Граз 3565Ц, 6-8 2000

Пт245 Фе55