Модификатор

 

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения разностенных нугунных отливок. Цель изобретения- - получение высокой и равномерной твердости чугуна в разностенных отливках. Предлагаемый модификатор содержит, .мас.%: медь 40,0 - 50,0; алюминий 5,0 - 15,0; марганец 15,0 - 25,0; углерод 1,0 .- 5,0; иттрий 1,0 - 5,0; олово 2,0 10,0; железо остальное. Применение модификатора при получении отливок с толщиной стенки 5 - 120 мм позволяет в 1,5-2 раза повысить прочность чугуна при увеличении на 20-30% его твердости. 2 табл. S

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (191 (11) . 1Д1) 4 С 22 С 35/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4102523/23-02 (22) 13.05.86 (46) 07.09.88. Бвл. 8 33, (71) Липецкий филиал Всесоиэного ,проектно-технологического института литейного производства (72) Е.А.Минкин, В.А.Власов, В.И.Де мин, В.В.Васильев, Л.Н.Козлов, Ю.П.Никитин и А.А.Суслов (53) 669 ° 15-198 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N2 1087560, кл. С 22 С 35/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР

1! 1155625, кл. С 22 С 35/00, 1985. (54) МОДИЕИКАтОР (57) Изобретение относится к литейно« му производству и может быть использовано для получения раэностенных чугунных отливок. Цель иэобретенияполучение высокой и равномерной твердости чугуна в раэностенных отливках.

Предлагаемый модификатор содержит, .мас.7: медь 40,0 - 50,0; алюминий

5,0 - 15,0; марганец 15,0 » 25,0; углерод 1,0 .- 5,0; иттрий 1,0 - 5,0; олово 2,0 !0,0; железо остальное.

Применение модификатора при получении отливок с толщиной стенки 5 - 120 мм позволяет в 1,5-2 раза повысить прочность чугуна при увеличении на 20-ЗОБ Я его твердости. 2 табл.

1421792

Изобретение относится к литейному

"производству, в частности к.мадифика.тФрам, используемым дпя внепечнай обработки расплавав серого чугуна, преимущественн при производстве отливок с высокой степеньи раэнастенности.

Цель изобретения — получение высокой и равномерной твердости чугуна 10 в разностенных отливках.

Предлагаемый модификатор содержит

Медь„ алюминий, марганец, углерод, иттрий, олово и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%;

Медь 40-50

Алюминий 5»15

Марганец 15 - 25

Углерод 1

Иттрий 1-5 20

Олово 2-10

Железо Остальное

Состав предлагаемого модификатора подобран исходя иэ условий целенаправленного воздействия на скорость гра-25 фитизации чугуна в жидкой и твердой фаэ ах. Активное ускорение графитиз ации в жидком состоянии обеспечивает отсутствие отбела в тонких сечениях отливок, кристаллизуищихся с большой,з0 скоростью, а добавка элементов, тор мозящих вторую стадии графитизации, предотвращает ферритизации металлической матрицы в толстых сечениях и, следовательно, снижение их твердости.

Иттрпй í предяа! аемых концентрационных пределах приводит к измельче™ нии эвтектическага зерна в галстьх 40 сечениях отливок до размеров эвтекти" ческих зерен в тонких стенках. Указанное воздействие итгрия обеспечилаеч получение более высокой изатрапности сГруктуры и свойс Гв чугуна и разно<.тенных отливках за счет уменьшения разности размеров зерен. Кроме того, благодаря легируищему воздей-" ствию иттрня на металлическую матрицу павннается общая твердость чугуна.

При содержании иттрия менее 1% его повышающее изатропнасть действие не проявляется, а свьгше 5% иттрпй

1Iачинает стабилизировать образование карбидов, чта приводит к отбелу при больших скоростях охлаждения отливки. Кроме того,. существенна повышается стоимость модификатора, что снижает эффективность его применения, Олово вводят в состав предлагаемого модификатора в качестве дополнительнага перлитизатора. 11ескалько снижая склонность чугуна к атбелу, олово весьма активна стабилизирует перлит при эвтектоиднам превращении.

Основное положительное действие олова заключается в повышении и выравнивании дисперсности перлита по телу отливки, что обуславливает повышение и выравнивание твердости в различных сечениях. Кроме того, олоНо обеспечивает повьш ение изотрапнас ти структуры не только по металлической матрице, но и по графитной составляющей; пластинки графита становятся укороченными, с завихренными краями, повышается равномерность их распределения. Нижний предел содержания данного компонента связан с граничной концентрацией, ниже которой влияние олова не проявляется, а добавка более 10% приводит к скачкообразному росту твердости в результате образования структурна-свобод« ных карбидов.

Медь присутствует в модификаторе как перлитаобразуищий элемент в твердом состоянии и слабый графитизатор в жидкой фазе. Полная перлитизация матрицы обеспечивается при содержанки меди не менее 40%, а повышение концентрации данного ингредиента свыше 50% нецелесообразно, так как эффект перлитообразования стабилизируется.

В качестве стабилизатора перлита в твердом состоянии в состав модификатора входит марганец. Замедляя вторую стадии графитиэации, данный элемент предотвращает образование феррита в толстых сечениях отливок даже при сравнительна низких скоростях ох лаждения.

Уменьшение концентрации марганца ниже 15% делает матрицу чувствительной к содержании кремния в чугуне и к скорости охлаждения отливки, эффект перлигоабразования дестабилизируется, перлит становится крупнапластинчатым, чта приводит к понижении механических свойств чугуна. Свыше 25% марганец начинает образовывать собственные карбиды и подавлять графитизации в жидкой фазе, что приводит к отбелка в тонких стенках и кромках отливок.

Алюминий вводят в состав модифика» тора как активный графитизитар в жид1421792

20,равномерно распределенный Гр), размером Гг 45-90, 25

Ъ

40

50 кой фазе и раскислитель, данный компонент способствует активному выделению графита из расплава при кристаллизации что позволяет получать тонкостенные отливки без отбела, Кроме того, алюминий дает возможность понизить содержание кремния в исходном чугуне, что, в свою очередь, благоприятно сказывается на форме графитовых включении: резко снижается количество точечного междендритного графита.

Данный эффект начинает проявляться при содержании алюминия не менее

5%, а свыггге 15% наблюдается образование окисных плен и снижаются литейные свойства чугуна. Кроме. того, при данных концентрациях алюминия возникает ситовидная пористость при литье в сырые формы.

Присутствие углерода способствует устранению первичных карбидов в результате внесения дополнительных графитовых зародышей в расплав, уменыпает усадочные дефекты металла. Нижний предел содержания углерода обусловлен технологическими условиями получения модификатора и определен экспериментально, а увеличение концентрации данного компонента более 5% отрицатель но сказывается на прочностных свой. ствах чугуна из-за образования графитовой спели, усвояемость углерода резко снижается вследствие его всплывания в шлак.

С целью определения эффективности предлагаемого модификатора по сравнению с известным приведеньг сравнительные испытания двух модификаторовизвестного состава и предлагаемого состава с оптимальным, граничным и выходящим за предлагаемые пределеы содержанием компонентов.

В табл,1 показан химический состав модификаторов; в табл.2 - их свойства.

Выплавку модификаторов осуществляют в высокочастотной индукционной тигельной печи J1II3-63 с графитовым тиглем. Первоначально в тигле расплавляется ферромарганец, после чего в расплав присаживается медь в виде стружки. Присадки иттрия, олова и алюминия вносятся в графитовом колокольчике непосредственно перед выпус5 ком плавки и после тщательного перемешивания расплава стальным прутом.

Слив расплава осуществляется в плоскую чугунную глуходонную изложницу.

Во избежание ликвации элементов по удельному весу толщина слитка выдержи." вается не более 50 мм.

Проверку эффективности модификаторов проводят на базовом чугуне индукционной плавки, содержащем, мас.%: углерод 3,3; кремний 1,8;.марганец

0,7; фосфор 0.12 и сера 0,06.

Модифицированным чугуном заливаются ступенчатые пробы с толщиной стеНоК мм: 5.> 15> 30 60 и 120 ° Зя ло казатель изотропии приняты значения твердости и микроструктуры в различных сечениях ступенчатой пробы.

Микроструктура,чугуна, обработанного предлагаемым модификатором с оптимальным илп граничным содержанием компонентов во всех сечениях пробы (составы 3, 2 и 4), представляет собой мелкодисперсный пе1ип:т П-П96, Пд 0,5-!,0, графит пластинчатый Пф2, Чугун, обработанный модификатором предлагаемого состава с содержанием компонентов, выходящим за предлагае мые пределы, не обладает однородной структурой, В составе 1 (табл.2) в сечении 5 мм присутствуют карбиды в количестве до 2% и точечный графит, а в сечениях 60 и 120 мм выявлено до

20 и 30% феррита соответственно, что обуславливает снижение твердости в этих сечениях.

Таким образом, предлагаемый модификатор превосходит известный и выходящие за предлагаемые пределы по повннению и выравниванию твердости в различных сечениях отливки, сниже нию склонности .чугуна к .отбелу. с о

Формула изобретения

Модификатор, содержащий медь, алюминий, марганец, углерод, железо, отличающийся тем, что, с целью получения высокой и равномерной твердости чугуна в разностенных отливках, он дополнительно содержит иттрнй и олово при следующем соотнощении компонентов, мас. :

Медь 40,0-50 0

Ллюмнний 5 0-15 0

Марганец 15,0-25,0 углерод 1,0-5,0

Иттрий 1,0-5 0

Олово 2,0-10,0

Железо 0 ст ально е

)4?1792

Таблица l

Состав модификатора

Содержание компонентов модификатора, мас,%

С Si

Cu Al Mn

Sn

5,4

Осталь12

20 2 ное

5 5

30 5 15

40 10 20

3 2

1 1

50 15

52 17

0,5" 0,5

0,5

6 (иэвест ный) 3 0

Таблица2

241 ?35

229 229

217 212

217 212

179

192

217

197

2)2

212

197

212

2)2

192

212

201

229 212

201

212

6 (извест ный) 192

197

305 255 229

Составитель А,Бармыков

Редактор А.Козориз Техред И.Верес Корректор А.Тяско

Заказ 4393/27 Тираж 595 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

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