Модификатор для чугуна

 

Изобретение относится к области черной металлургии ,в частности, к сплавам - модификаторам, используемым для производства высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Цель изобретения - повышение трещиноустойчивости высокопрочного чугуна в литом состоянии. Модификатор содержит магний, кальций, барий, редкоземельные металлы, цирконий, алюминий, железо, углерод, литий, кремний при следующем соотношении компонентов, мас.%: магний 1,5-4,5

кальций 0,8-5,0

барий 0,1-3,5

редкоземельные металлы 0,5-4,0

цирконий 0,2-10,0

алюминий 0,5-8,0

железо 10,0-27,0

углерод 0,5-5,0

литий 0,2-2,0

кремний остальное. Дополнительный ввод в состав модификатора лития при изменении соотношения других компонентов обеспечивает повышение в 2-3 раза трещиноустойчивости высокопрочного чугуна в литом состоянии за счет более равномерного распределения неметаллических включений, уменьшения их количества и улучшения формы графита. 1 табл.

п) 4 С 22 С 35/00

ВСЕСОЮЗНАЯ

AATBTN- УЕХННЧЕЯНАЛ

E 4Бй40 ° Å iA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К д BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1,5 — 4,5

0,8 — 5,0

0,1-3,5

"Ф щ@ СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН - ;-

F у-

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4276439/31-02 (22) 06.07.87 (46) 30.07.89. Бюл. № 28 (71) Институт проблем литья AEI УССР (72) В.В.Суменкова, Н.П.Лыков, В.И.Литовка, А.С.Кирсанов, Л.П.Шатров, Н.Е.Фиклисов, В.A.Круглов, А.Н.Соболев, А.С.Дубровин и И,Н,Иващенко (53) 669.15-198 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 505735 кл. С 22 С 35/00, 1976.

Авторское свидетельство СССР

М 697590, кл. С 22 С 35/00, 1979. (54) МОДИФИКАТОР ДЛЯ ЧУГУНА (57) Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к сплавам-модификаторам, используемым для производства высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Цель,изоб-ретения — повышение трещиноустойчиИзобретение относится к черной металлургии, в частности к сплаваммодификаторам, используемым для производства высокопрочного чугуна с шаровидным графитом.

Цель изобретения — повышение трещиноустойчивости высокопрочного чугуна в литом состоянии.

Укаэанная цель достигается тем, что модификатор, содержащий магний, кальций, барий, редкоземельные металлы, цирконий, алюминий, железо, углерод и кремний, дополнительно содержит литий при следующем соотношении компонентов, маc.Z:

„„SU„„1497256 А 1,вости высокопрочного чугуна в литом состоянии. Модификатор содержит магний, кальций, барий, редкоземельные металлы, цирконий, алюминий, железо, углерод, литий, кремний при следующем соотношении компонентов, мас.Z: магний 1,5 — 4,5; кальций 0,8-5,0; ба— рий О, 1-3,5; редкоземельные металлы

0,5-4,0; цирконий 0,2-10,0; алюминий

0,5-8,0; железо 10,0-27,0, углерод

0,5-5,0; литий 0,2-2,0; кремний остальное. Дополнительный ввод в состав модификатора лития при изменении соотношения других компонентов обеспечивает повышение в 2-3 раза трещиноустойчивости высокопрочного чугуна в литом состоянии за счет более равномерного распределения неметаллических включений, уменьшения их количества и улучшения формы графита.

1 табл, Магний

Кальций

Барий

Редкоземельные металлы 0,5-4,0

Цирконий О,? — 10,0

Алюминий 0,5-8,0

Железо 10,0-27,0

Углерод

Литий

Кремний Остальное

Литий. в составе модификатора, со— держащего магний, Р. 1М, позволяет при меньшем расходе мод|яфикатора улучшить форму, уменьшить размсpt t и уве.гп1чить

3 1497256 количество грзАптовых включений. Это объясняется тем, что литий, выполняя функции десульфуратора, высвобождает магний и РЗМ для влияния на форму граАита, О« влияет на кинетику выделения и коагуляции неметаллических включений, повышая гомогенность структуры и плотность металла, что повышает его трещиностойкость и механические свойства, При содержании менее 0,2% положительного влияния лития не наблюдается, содержание более 27 ограничено способом получения модификатора и нецелесообразно ввиду его неэффективного использования.

Кальций в модификаторе способствует получению высокопрочного чугуна без "черных пятен", уменьшает объем усадочных раковин, совместно 2{) с магнием способствует кристаллизации графита шаровидной Аормы, Являясь графитизатором, кальций измельчает включения графита, улучшая его . шаровидную форму, что способствует 25 повышению механических свойств чугуна.

При содержании кальция в модиЬикаторе менее 0,8% появляется опасность загрязнения чугуна неметал- 30

1I лическими включениями в виде черных пятен, вследствие чего значительно ухудшаются пластические свойства чугуна и снижается трещиноустойчивость.

Повышение содержания кальция (более 35

57) делает модификатор нетехнологичным, требуя использования перегретого чугуна и разжижающих флюсов для устранения его ошлакования.

Барий является одним из наиболее, 40 активных граАитизирующих и рафинирующих элементов. При содержании бария менее 0,17. не наблюдается его графитизирующего эффекта.При повышении содержания более 3,57. барий способствует кристаллизации графита по метастабильной системе, снижая трещиноустойчивость, и ухудшает санитарно-гигиенические условия работы в литейном цехе.

5О

Редкоземельные металлы обладают значительным сфероидизирующим действием, активно раАинируют металл, в том числе нейтрализуют антиглобу,пяризирующее воздействие металлов" демодиАикаторов. При содержании в модиАикаторе менее 0,5 РЗМ активизируется деглобуляризирующее воздействие алюминия. Максимальное коли4 чество РЗМ (4,07) позволяет стабильно получать полностью шаровидный графит при минимальном магнии при отсутствии в структуре отливок цементита.

Цирконий — элемент, способствующий повышению живучести модификатора и увеличению количества Аеррита в структуре тонкостенного кокильного литья. Цирконий не менее активно, чем кальций и барий, рафинирует чугун и способствует улучшению формы графита, особенно в чугунах с пониженным содержанием серы. Однако повьш енное содержание циркония в модификаторе (более 107) способствует образованию цементита. При содержании менее 0,27 положительного влияния на свойства чугуна не наблюдается, Алюминий является активным графитизатором, однако при повышенном

его содержании (более 87) графит кристаллизуется в пластинчатой Аорме, особенно при пониженном (менее

0,57) содержании РЗМ. Кроме того, в отливках наблюдается повышенная пористость и пленкообразование. При содержании алюминия в лигатуре менее

0,57. его графитизирующее действие не наблюдается.

Углерод в чугуне способствует образованию центров кристаллизации графита, устранению отбела, уменьшению усадки и повышению жидкотекучести чугуна, что важно для тонкостенного кокильного дутья сложной конфигурации. Кроме того, совместно с кремнием углерод способствует.увеличению количества феррита. При содержании углерода менее 0,57 эародышеобраэование графита происходит малоэффективно, а при более высоком (более

5,07) начинает образовываться спель, ухудшающая свойства чугуна.

Нижний предел магния (1,57) определен как минимум, при котором обеспечивается получение.в структуре чугуна графита шаровидной формы при максимальном содержании кальция, РЗМ и циркония, при содержании в модификаторе магния в количестве 4,57 получение высокопрочного чугуна возможно при минимальных количествах указанных элементов. Повышение содержания магния в модификаторе более

4,57 приводит к увеличению количе149

0,5-4,0

О, 2-10,0

0,5-8,0

10,0-27,0

0,5-5,0

0,2-2,0

Остал ьное металлы

Цирконий

Алюминий

Железо

Углерод

Литий

Кремний

Содержание элементов, мас.X

С F тносиельный

Состав

P3M Zt Li Al

И8 Са Ва роцент рака по рещннам,й

27

18

16

0,2

0,5

1,4

1 ° 8

2,0

8,0

5,4

0,5

2,2

0,9

5 0

0,5

3>9

2,8

4,2 сст. ост. ост. ост. ост. ства цементита в структуре чугуна и снижение трещиноустойчивости.

Железо и кремний являются базовыми компонентами и их содержание установлено из условия технологии вы— плавки модификатора.

Для определения влияния элемен- . тов, входящих в состав модификатора провели сравнительные исследования.

Химический состав опробованных модификаторов и данные по трещиностойкости отливок приведен в таблице.

Модификаторы 1-5 предлагаемые составы,7 и 6 — составы, выходящие за пределы предлагаемого, 8 и 9 — известные составы.

Выплавка модификатора предлагаемого состава осуществляется в дуговой печи, где благодаря высокой температуре в зоне дуги происходят процессы восстановления магния из магнезита. Процесс интенсифицируется вводом в состав шихты, кроме магнезита, графита (коксика), флюса (плавикового шпата), ферросилиция ФС45 и ФС65 и ферросиликоциркония ФСЦр30.

Регулированием термовременных режимов плавки и подбором соотношений компонентов шихты по массе удается достигать определенный уровень содержания в модификаторе магния и других элементов. РЗМ цериевой группы в виде сплава ФСЗОРЗМЗО вводили в ковш под струю расплава при выпуске из дуговой печи, изменяя массовый расход сплава для насыщения модификатора этими элементами. Температуру металла в электропечи после расплавления о выдерживали в интервале 1480-1660 С в течение 30-50 мин в зависимости от заданного состава модификатора. Общая длительность плавки составляла

60-75 мин. Расплав из печи выпускали в открытый ковш, выдерживали до нонижения температуры до 1300-1320 С, 1 15 48 32 40 100

2 21 50 27 32 83

3 3,8 3,9 3,5 2,5 4,7

4 4,0 0,8 0,9 2,1 0,2

5 4,5 2,0 0,1 0,5 1,9

7256

6 вводили магний — литиевую стружку, счищали шлак и разливали в металлические изложниць1 в слитки толщиной

40-50 мм.

Графитизирующее модифицирование проводили в раздаточных ковшах массой 70 кг ферросилицием ФС75 (расход

0,2-0,37.) фракции 0-5 мм. Заливали отливки шапок изоляторов в металли ческие формы. Отливки разностенные сложной конфигурации, вес отливок

0,86-5,6 кг.

Модификаторами известного и пред—

15 лагаемого составов в количестве 2,07. обрабатывали чугун состава, мас. :

3,3-3,6 углерода, 1,9 — 2,1 кремния, 0,03-0,05 серы, 0,5 — 0,7 марганца, до 0,1 хрома, до 0,1 фосфора.

20 Применение модификаторов предлагаемого состава для получения высокопрочного чугуна позволяет в 2 — 3 раза повысить трещиностойкость отливок ответственного назначения.

Формула изобретения

Модифик ат ор для чугуна, содержащий магний, кальций, барий, редко30 земельные металлы, цирконий, алюминий, железо, углерод и кремний, отличающийся тем, что, с целью повышения трещиноустойчивости высокопрочного чугуна в литом

35 состоянии, он дополнительно содер жит литий при следующем соотношении компонентов, мас.7.:

Магний 1,5 — 4,5

Кальций 0 8-5,0

40 Барий О, 1-3,5

Редкоземельные

1491256

Продолжение таблицы

Состав

Содержание элементов, мас.Х тноси ельный

Са

Ва

РЗМ Zr

С Fe

0,1

2,3 ост. ост. ост ост.

Составитель А.Бармыков

Техред А. Кравчук

Корректор С.Шекмар

Редактор И.Недолуженко

Заказ 4410/31 Тираж 576 Подписное

BfII4fIIlf Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Произно:;стненно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðoä, ул. Гагарина,101

6 1,1 05 59

7 55 67 005

8 9 0 10 2 148

9 8 7 131 105

5,5

0,1

7 5

6,6

0,1

12 0

3,0

1,2

10,0

0,3

2,7

0,2

0,3 28

7,0 8

4,3 17

0,9 15 роцент рака по рещинам,X