Модификатор

 

Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам модификаторов для высокоуглеродистых сплавов железа, и может быть использовано при получении машиностроительных отливок из высокопрочного чугуна. Цель изобретения - увеличение времени сохранения эффекта модифицирования и снижение величины отбела чугуна. Предложенньй модификатор содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: кремний 40-55; углерод 0,05- 0,5; алюминий 0,1-1,5; магний 5-10; кальций 0,1-1,0; литий 0,2-0,3; кадмий 0,01-0,15; железо остальное. Модификатор дополнительно имеет в своем составе литий и кадмий. Кадмий в небольших добавках как поверхностноактивный элемент снижает величину поверхностного натяжения на границе графит-расплав, способствует снятию отбела в отливках из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ). Модификатор можно рекомендовать для изготовления ответственных тонкостенных машиностроительных отливок из ВЧШГ. 1 табл. ) (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1420055 А1

ДИ 1 С 22 С 35/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОЬЮ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4200103/31-02 (22) 24,02.87 (46) 30,08.88. Бюл. № 32 (71) Белорусский политехнический институт (72) Н.И. Бестужев, В.И.Михайловский,, М.М. Бондарев, Л.Л. Счисленок и М.М. Лабода (53) 669.13-198(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 885322, кл. С 22 С 35/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 1014953, кл. С 22 С 35/00, 1982. (54) МОДИФИКАТОР (57) Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам модификаторов для высокоуглеродистых сплавов железа, и может быть использовано при получении машиностроительных отливок иэ высокопрочного чугуна.

Цель изобретения — увеличение времени сохранения эффекта модифицирования и снижение величины отбела чугуна, Предложенный модификатор содержит компоненты в следующем соотношении, мас.7: кремний 40-55; углерод 0,050,5; алюминий 0,1-1,5; магний 5- t0; кальций О, 1-1,0; литий 0,2-0,3; кадмий 0,01-0,15; железо остальное. Модификатор дополнительно имеет в своем составе литий и кадмий. Кадмий в небольших добавках как поверхностноактивный элемент снижает величину поверхностного натяжения на границе графит-расплав, способствует снятию отбела в отливках иэ высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ).

Модификатор можно рекомендовать для изготовления ответственных тонкостенных машиностроительных отливок из ВЧШГ. 1 табл.

1420055

Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам модификаторов для высокоуглеродистых сплавов железа и может быть исполь5 .зовано при получении машиностроительных отливок из высокопрочного чугу на (В Ш1Г) .

Целью изобретения является увеличение времени сохранения эффекта модифйцирования и снижение величины отбела чугуна.

Модификатор содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:

Ф

Кремний 40-55 15

Углерод 0,05-0,5

Алюминий О, 1-1,5

Магний . 5-10

Кальций 0,1-1,0

Литий 0,2-0,3 20

Кадмий О, 01-0, 15

Железо Остальное

Выбранные пределы содержания крем ния обеспечивают минимальную температуру плавления модификатора, а следо- 25 вательно, хорошую растворимость при вводе его добавки в жидкий чугун.

Нижний предел 40 мас.X обеспечивает достаточную графитизацию модифицируемого расплава. Превышение верхнего предела (> 55 мас.%) ухудшает растворимость модификатора.

Углерод в пределах 0 05-0 5 мас.X повышает графитизирующее воздействие модификатора за счет образования до35 полнительных центров графитиэации, которыми могут служить микровключения, как графита, так и карбида кремния, образование которых термодинамически вероятно при содержании углерода в кремнийсодержащем модификаторе свыше

0,05 мас.%. Превышение верхнего предела содержания углерода не дает существенного увеличения эффекта.

Алюминий — сильный раскислитель сплавов на основе железа. При этом, полно связывая кислород, он высвобождает от выполнения этой функции магний, тем самым снижая необходимое для сфероидизации графита количество модификатора. Превышение верхнего предела (1,5 мас.%) может способствовать получению окисных пленок в отливках и снижению механических свойств

ВЧШГ.

Магний в выбранных пределах (510 мас,%) оказывает эффективную сфероидизирующую обработку расплава.

Нижний предел (5 мас.%) обеспечивает минимально допустимую вертикальную скорость растворения при внутриформенной обработке расплава, кроме того, при содержании магния ниже нижнего предела требуется повьппенный расход модификатора как при внутри= форменном, так и при ковшевом модифицировании. Превышение верхнего предела по магнию резко ухудшает характеристики и стабильность параметров растворения, наблюдается пирроэффект при обработке, снижается коэффициент усвоения магния.

Кальций — вспомогательный элементсфероидизатор, В количествах 0,11Ä0 мас.% благоприятно воздействует на процесс модифицирования, особенно при повышенном содержании серы в исходном расплаве. Превышение верхнего предела замедляет скорость растворения модификатора вследствие шлакования лигатур, при этом для обеспечения удовлетворительной растворимости требуются повышенные температуры (до

1450-1500 С) ввода модификатора, Литий — сильный раскислитель желе.— зоуглеродистых сплавов. Раскисление жидкого чугуна благоприятно сказывается на результатах сфероидизирующей обработки, Пределы содержания

О, 2-0, 3 мас,X в модификаторе обеспечивают достаточную степень раскис- " ления расплава, При выборе пределов содержания лития учитывалось также, что процесс раскисления при вводе модификатора происходит в зонах растворения присадки, которые характеризуются повьппенным содержанием кремния.

Литий при его содержании в модифика- ( торе 0,2-0,3 мас.% способен дораскислять жидкий чугун в высококремнистых микрообъемах, при этом образуются дополнительные центры кристаллизации графита в виде окислов лития.

Поверхность подобных неметаллических включений, а также сульфйдов, окислов и оксисульфидов кальция, магния, алюминия может графитиэироваться избыточными углеродсодержащими фазами (углеродом и карбидом кремния), что повышает графитизирующий потенциал обработки.

Кадмий †поверхност-активный элемент, аналог висмута. Расплав магниевого чугуна характеризуется повышенным поверхностным натяжением на границе графит — расплав, что приводит к быстрой дезактивации центров

Модификатор преимущественно для высокопрочного чугуна, содержащий кремний, углерод, алюминий, магний, кальций и железо, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью увеличения времени сохранения эффекта мо35 дифицирования и снижения. величины отбела чугуна, он дополнительно содержит литий и кадмий при следующем соотношении компонентов, мас.7.:

Кремний 40-55

Углерод 0,05-0 5

Алюминий О, 1-.1,5

Магний 5-10.

Кальций О, 1-1,0

Литий 0,2-0,3

Кадмий - О, 01-0, 15

Железо Остальное

ВелнХимический состав,Z рема сущетвования ффекта фероидиирук>щего одифнцироання 6 мнн

Пределы содернавня ингредиентов чина отбела, h,мм

Ь1

Са р

Са

А1

70 1>5 1 5 2>0 2 3

5 25

6 22

12 8>5

10 6,0

ОстальИзвестный

Средний кое

0,01 -"40 005 01 5

0,! 02

Предлагаемый, 0,08 -"52 0 25 0 8 7 5 0 5- 0 25

Средний

55 05 15 10 1 ° 0 03

0,15

Верхний

3 14?005 графитизации, Поэтому максимальный графитизирующий эффект достигается сразу после ввода модификатора в расплав, при дальнейшей термовременной выдержке он быстро падает за счет

5 дезактивации — "сбрасывания" углеродного слоя с неметаллического включения. Ввод в расплав высокорафинированного магниевого чугуна небольших добавок (в пересчете на содержание в чугуне концентрация кадмия составляет 0,0002-0,0035 мас.7.) поверхностно-активного элемента за счет снижения поверхностного натяжения может стабилизировать активное состояние центров кристаллизации и увеличить время существования графитизирующего эффекта, Превышение верхнего предела содержания кадмия (О, 15 мас,7) в модификаторе может привести к сильной блокировке центров графитизации и в конечном итоге к обратному явлению — отбелу ВЧШГ.

П р и м е. р, Технология получения 25 модификатора включает сплавление ферросилиция с магнийсодержащими компонентами. В качестве последних можно применять металлический магний, а также отходы магниевого сплава (307 от веса магния), имеющего состав,7.: литий 7,5-8,5; кадмий 1-5; магний ,остальное, Для сравнительного испытания известного и предлагаемого модификаторов исходный чугун состава, мас.7.: углерод 3,6;кремний 0,5-2,5, марганец 0,2; хром 0,1; сера 0,02, выплавляли в силитовой печи. Технология получения высокопрочного чугуна включала обработку расплава в тигле известным и предлагаемым модификаторами в количествах 6 и 2 соответственно.

Часть жидкого чугуна заливалась в песчаные пробы для определения величины отбела, другая часть подверга5

4 лась термоанализу. В качестве критерия "живучести" использовалось время исчезновения эффекта модифицирования, т.е. время выдержки расплава после ввода модификатора, за которое температура начала эвтектической реакции (она характеризует склонность чугуна к отбелу) модифицированного расплава сравнивалась с температурой эвтектической реакции исходного чугуна. В качестве последнего применялся чугун одного химического состава с модифицированным, но обработанный с целью сфероидизации графита никельмагниевой лигатурой.

Химический состав испытанных модификаторов и результаты сравнительной оценки известного и предлагаемого модификаторовпредставлены в таблице. По результатам испытаний видно значительное увеличение живучести эффекта модифицирования при использовании предлагаемого модификатора и снижение отбела ВЧШГ.

Формула изобретения

1420055

Продолжение таблицы ческий состав>l

Al Mg

5 24

4,5 27,5

0,005 -"Нике нианего 35

О> О! 0 ° 05 4 О> 05 О>!

Въяве верхнего 75 0,8 2,0 15 !>5

0,3

0,5

tl y н и е ч а и я е 6 „» » 2 ííí, h>„ 33 мм.

Составитель Н. Шепитько

Техред М.Ходанич Корректор Л, Пилипенко

Редактор Т. Лазоренко т

Подписное

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

Заказ 4293/27 Тираж 595

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 реня твова ффеке фероиди яру 5 одифн анияЯ