Модификатор для серого чугуна
Изобретение относится к литейному производству,, 3 частности к составам модификаторов., применяемых при производстве разностенных отливок из высококачественного серого чугуна. Цель изобретения - сн гжение. отбела,, выравнивание твердости разностенных отливок. Модификатор содержит алюминий , кремний, редкоземельные металль; цериевой группы, кальций, магнийs марганец, углерод, барий, медь и СБИ} .ец при след тощем соотношении компонентов , мас,%: алюминий 20-60; кремний 2-24; РЗМ 11 -22; кальций Os3-5.0; магний 2-5,0; медь 4-7; марганец 3-8; барий 4-8; свинец 052-2,0; углерод 0,3-1,1; железо остальное. Дополнительный ввод углерода, магния, марганца, меди и свинца способствует повьш1ению графитизирующей способности модификатора и стабилизации перли- g та в чугуне, особенно в толстых сечениях . Одновременное снижение твердости Б тонких сечениях гарантирует хорошую обрабатываемость литья на а-втоматических линиях. 2 табл« aass
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
А3
1511,л С 22 С 35/00
ОПЙОАНИЕ ИЗОБРЕ1 .:-".,=!!4
И АВТОРСИОМЪ СВОДЕ ГЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГННТ СССР (2i) 4236363!31-02 (22) 27,04,87 (46) 15.02.89. Бюл. 11 6 (71) Белорусский политехнический институт и Производственное объединение "Павлодарский тракторный завод" (72) Г.Ф.Андреев, M.М.Бондарев, В.М„Михайловский. 1 И.Гельбштейн, Б.В.Кюн, А.М.Руденко, В,A.×ÿéêêí и В.M.Têà÷åíêo (53) 669. 15-198(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Р 1275056, кл. С 22 С 35/00, i986.
Авторское свидетел. ство СССР
И 121/77, „кл, С 22 " 35/00, 1984. (54) МОДИФИКАТОР ДПЯ СЕРОГО ЧУГУНА (57) Изобретен.:е относится к литейному производ тву, в частности к составам модифика-.оров. применяемых при производстве разностенных отливок из высококачественного серого чугуна.
Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам комплексных модификаторов, применяемых при производстве разностенных
oTJIHBoK из высококачественного серого чугуна, Цель изобретения — снижение отбела, выравнивание твердости разностенных отливок и пов.паение механических свойств чугуна, Модификатор, содержащий алюминий, кремний, редкоземельные элементы, кальций, барий, железо, дополнительно содержит магний, медь, марганец, углерод и свинец при следующем соотношении компонентов, мас.%:
„„8() „„) 458415
Цель изобретения — снижение стбела, выравн .«,-,Hне твердости разностенных отливок. Модификатор содержит алюминий, кремний, редкоземельные металлы церневой группы, кальций, магний, марго.ец, углерод,, барий, медь и свинец прн следующем соотношении компонентов, мас.%: алюминий 20-60 кремний 12-24; РЗМ 11 -22; кальций
0,3-5.0," магний 2-5,0; медь 4-7," марганец 3-8; барий 4-8; свинец 0,.2-2,0
J углерод, 3-1, i железо остальное.
Дополнительный ввод углерода, магния, марганца, меди и свинца способствует повышению графитизирующей способности модификатора и стабилизации нерли-.à в чугуне, особенно ь- толстых сечеí.лях. Одновременное снижение твердости в тонких сечениях гарантирует хорошую обрабатываемость литья на автсматических линиях. 2 табл.
А тжминий 20-60
Кремний 12-24
РЭМ 11-22
Кальций 0,3-5,0
Бал;лй 4-8
Свинец 0,2-2,0
Магний 2-5,0
Медь 4-7
Марганец 3-8
Углерод О, 3--1, 1
Железо Остальное
Магний, вступая в реакцию с серой, образует тугоплавкие включения, что способствует измельчению эвтектического зерна металлической матрицы и повышению механических свойств
3 14584 чугуна. Снижение концентрат(ии :агния ниже 2 ма(. в модификаторе приводит к ухудп(енин) этих харак (epI" ст(п<, а повьппзние его концентрации более
5 мас,Š— к значительному пирроэффекТу»
Медь способствует (<ерлитизац(п( металлической матриц»(в чугуне и не=
КОТО1)ому пов»ппению тв(!1рцости B тол (с) стых сечениях ОтлиВОк, Нижний IIp(Äел содержания меди B модификаторе (4 ма" . Ь.) Обусловлен ее пс- Г)литизЩ)ующлм воздействием Ba (.труктуру отли,вок. Верхний и:рецел (, ((ас.() уста- (5 новлен исходя из в)озможности появления I<,,)oìo(IBÎ.Ã o Отб ела. Н1)и copepKÝBBB других компонентов в < оставе модификатора на нижнем уровне.
Марганец является перлитизатором, 2р способствует повышени(() твердости чугуна, особеннб в толс.»():. сечениях отливки. Нижний предел содержания марганца (3 мас.%) обусловлен ь(ачалом проявления его действия. B вс рхнии 25 (В мас. ) — всзможнос"ью возникновения отбела чугуна.
Углерод активизирует процес с гра-(1)итообразоване(я в чуг "T(IB Г(ри егО об работке модификатором Нижний предс,(I 30 (О, 3 мас. ) углерода и модифика Торе недостаточен для проя))ления графитообразующего эффекта,верхний ((„1 мас.l) обусловлен грудно<тью рас.гворе -(ия углерода в модификаторе .при его произвоцстве.
Кальций эффективно связывает =еру.
При уменьшении его концентрации ниже ) Э мас, <тмее,ьшается общ((я эг)(1)(ьк тив ность модификатора,;" о сказьп(ае гся 40
íа уровне механически:: свойств. Увеличение концентрации кальция вьппе
5,0 мас.l затрудняет растворение Io-. дификатора, Барий, обладая большим сродством к сере, позвог(яет эффективно переводить ее в связанное c<)cто((ние. с образовЯнием нераство )им»(;< < у.((ьф()по(э ба— рия, Вместе с тем при рас гворении избыточного количес;гва несвязанного ба- 50 рия в чугуне происходит ферритизация металлической основы и снижение его твердости. При этом улучшается о5рабать(ваемос гь пов е )хнО(тей тонк()< частей отливок. Нижнии предел содетжания бария в модификаторе (4 мас.%) обусловлен необходим:)стью обеспече-= ния достаточно вы QI 5 требованием сохранения высокой концентрации других элементов, входящих в состав модификатора. Ввод в состав модификатора редкоземельных элементов цериевой группы способствует более полной десульфурации чугуна. Сульфиды церия,будучи более тяжельп и, чем сульфиды магния и кальция., остаются в металле, что способс.гвует увеличению количества центров графитизации углерода, тем самьп(снижая вероятность образования структурно--свободных карбидов. Нижний предел содержания Р3М в модификаторе (11 мас.%) обусловлен необходимостью достижения достаточно высоких механических свойств чугуна лри уменьшении его скгонности к отбелу. Верхний предел (22 мас, ) ограничен из-за необходимости сохранения небольших различий твердости в тонких и толстых сечениях отливок. Алюминий введен в состав модификатора в качестве раскислителя чугуна, Раскисляя расплав, алюминий усиливает действие бария, кальция, магния и РЭМ, так как c(Iþi(àå Tñÿ расход этих элементов на связ»свание кислорода. Кроме того, алюминий насьппает активность углерода в:угуне) способствуя его осаждению на зародышах графитной фазы. Однако лри избыточных концентрациях алюминия всзможно образование комплексных алюмокарб,;дов железа, что может способствовать повышению твердости чугуна. В связи с этим верхний предел содержания алюминия ограничен 60 мас., ., Свих<ение концентрац :(и алю;.:(Иния менее 20 мас. приводит к ухудшению растворимости модификатора и уменьшается его раскисляющая способность „ Ввод кремния в .Остав модификатора гриводит к повышению активности углерода и усиливает графитизацию чугуна, особенно в присутствии неметаллических включений окислов и нитридов алюминия,, а также сульфидов РЭМ. При содержании кремния менее 12 мас. снижается графитизирующая способность модификатора. Увеличение доли кремния более 24 мас.Х не приводит к ее с;.ущественному насьпшению. Э Ввод свинца в < ос.гав модификатора при повьппеннои степени рафинирования расплава по сере способствует измельчению и приданию более компактной формы включений графита. 1458415 При содержании свинца менее 0,2 мас.7. в модификаторе не нзблюдается заметного изменения размеров графитных включений..Увеличение его содержания более 2,0 мас.7 ухудшает процесс графитизации. Для выплавки модификатора применяли печь типа ИСТ-0,06. В шихту для производства модификатора входят 10 сплавы алюминия либо их технологический возврат; лигатура ФСЗОРЗМЗО или модификатор NU-40, содержащие редкоземельные металлы цериевой группы; кальций в составе СК-30; подшихтовку 15 по магнию, меди, марганцу и свинцу можно проводить выбором для плавки соответствующего алюминиевого сплава, а также используя соответствующие технически чистые металлы и ферромар- 20 ганец; барий вводится в составе лигатуры ФСБа20. Углерод поступает в модификатор в составе ферросплавов, также как и железо ° Для получения углерода в модификаторе на верхнем заяв- 25 ляемом пределе вводимые ферросплавы должны быть предварительно науглерожены, так как введение углерода в виде графита или коксика в состав готового жидкого модификатора затруд- З0 нено, Для проведения сравнительных исЪ пытаний известного и предлагаемого модификаторов в индукционной печи ИСТ-0,06 переплавляли возврат литья 35 чугунолитейного цеха. Химический состав чугуна перед заливкой его в формы содержащий 7: углерод 3,0; кремний 2,0; марганец 0,6; хром 0,15; сера 0,1. Температуру чугуна при залив- 40 ке контролировали термопарой ПП-1, которая составляла 1360 С. В форме располагали по 4 трехступенчатых плиты высотой 50 мм, длиной 120, толщина стенок: тонкой 5 мм, средней 15мм, толстой 40 мм. Из средней и толстой стенки вырезали образцы на растяжение. Твердость чугуна оценивали в середине каждой ступени. Средние значения твердости и прочности чугуна 50 в различных сечениях при применении модификаторов, известного на среднем и предлагаемого на нижнем, среднем, верхнем, а также ниже нижнего и вьппе верхнего уровнях содержания компонентов (табл.1) оценивали в каждой форме по результатам четырех испытаний. Отбел контролировали по двум клиновым пробам, расположенным в каждой форме. Модификаторы применяли в вкде литых вставок массой 0,1Е от металлоемкости формы и устанавливали под стояком, Результаты экспериментов приведены в табл.2. Сравнительный анализ результатов, полученных при использовании известного и предлагаемого модификаторов, показал, что при использовании предлагаемого модификатора достигается наиболее высокий уровень свойств в отливке, при этом снижается отбел, повышается твердость в толстых и понижается в тонких сечениях отливки. Одновременное снижение твердости в тонкж: стенках гарантирует хорошую обрабатываемость литья, что особенно важно при обработке заготовок резанием на автоматических линиях. Ф о р м у л а и 3 о б p e " е н и я Модификатор для серого чугуна, содержащий алюминий, кремний, кальций, редкоземельные металлы цериевой группы, барий и железо, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью снижения отбела, выравнивания твердости разностенных отливок и повьппения механических свойств чугуна, он дополнительно содержит магний, медь, марганец, углерод и свинец при следующем соотношении компонентов, мас,_#_: Алюминий 20-60 Кремний 12-24 РЗМ 11-22 KcLJIb IJ,HH 0,3-5,0 Магний 2-5 0 Медь 4-7 Марганец 3-8 Барий 4-8 Свинец 0,2-2,0 Углерод 0,3-1,1 Железо Остальное! 458415 таблица Модификатор Уровень соСодернанне хоипонектов, иас.X дерхання ин Т градиентов Al J 8i J РЗИ Са МВ J Cu 1Ъ Ва РЬ С Ре Ивпестный Средний 52,5 22,5 11,5 0,45 Остальное i,i 0,7 5,5 6 18 16,5 2,65 3,5 5,5 0,2 . 0,3 12 11 О " 2 4 0,1 0,2 )О 9 01 1 2 2 к Верхний по креингао и РРН 40 3 4 0,2 0,3 0,,3 2 4 24 22 Таблица 2 С тен1(а Стенкгг 40 ага 15 и1 нв НВ 220 6 220 2 210 ?50 215 7 10 225 210 200 200 200 225 5 00 Q 5 170 230 3 220 240 230 250 220 6 !30 2З0 З 2З0 2001 С - ставитель A,ÁàðìûêñI3 Редактор 11. Кгггйтулине11 Техред К, Г(идык Корректор M,0àìáîn0êàÿ 3BKPS 3?9/30 Тир а)к - 7!5 ГОДП11СНОЕ БНИГ1И 1 осуггарстзе111гог ci коь31тетгг гго изобретениям и открьгтиям при ГКНТ СССР 1 103 .;,, Москва, Ж-35 „Раушс кая наб ., д . 4 /5 11роизвоДстгзе::-(Ho "полиГраф ГЯеc кое поедпоийтие > Г ° УжГ17роД ул Г1г1оек, и<а я:4 ЛредпагаеиьФ Средний 40 Ниаинй 50 Ниве ииннегс 60 Верхний 20 Выше верхнего 20 ПР1111ег1ЯЕЬ0,1Й MO дифик атор 18 22 5 0 5 7 8 12 24 5 0 5 О 8 9 ОВр L г Г1 а! Стенка 5 мм 2,0 1,1 3 1,2 I 0тбел, мм
