Модификатор чугуна

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к составам модификаторов для получения высокопрочного чугуна. Цель изобретения - устранение трещинообразования и стабилизация шаровидной формы графита в отливках в условиях длительной выдержки расплава. Модификатор чугуна содержит висмут, ферросилиций и донные остатки тигельной плавки магнийсодержащих сплавов при следующем соотношении компонентов, мас.% : донные остатки тигельной плавки магнийсодержащих сплавов 35-45

висмут 1,0-1,5

ферросилиций остальное. При этом донные остатки тигельной плавки содержат 45-60% магния

0,8-2,5% РЗМ

0,2-0,5% алюминия

0,2-0,5% циркония, соли и окислы ЩЗМ остальное. Дополнительный ввод в состав модификатора висмута применен в качестве магнийсодержащего компонента донных остатков тигельной плавки, а в качестве кремнийсодержащего компонента - ферросилиция позволяет устранить трещинообразование в отливках в процессе выдержки расплава модифицированного чугуна и в 2-3 раза повысить длительность модифицирующего эффекта. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

Ц11 4 С 22 С 35/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 43 19078/ 23-02 (22) 20. 10.87 (46) 07.11.89. Бюл. Ф 41 (71) Научно-исследовательский институт специальных способов литья (72) Я.В. Булаевский, Ю.С. Лернер, Ю.И. Сенкевич и Г.Б, Шамес (53) 669.15-198 (088.8) (56) Высококачественные чугуны для отливок./Под ред. Н.Н. Александрова. -M,: Машиностроение, 1982, с. 14514 l .

Авторское свидетельство СССР

М 1331895, кл. С 21 С 1/10, 1987. (54) МОДИФИКАТОР ЧУГУНА (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к составам модификаторов для получения высокопрочного чугуна, Цель изобретения — устранение трещинообразования и стабилизация шаровидной формы графита в отливках в условиях длительной вьщерж. Изобретение относится к литейному производству, в частности к составам модификаторов для получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ЧШГ) .

Цель изобретения - устранение трещинообразования и стабилизация шаровидной формы графита в условиях длительной выдержки расплава чугуна.

Указанная цель достигается за счет того, что модификатор чугуна, включающий магний-и кремнийсодержащий компоненты, в качестве магнийсодержащего компонента. содержит донные ос„„Я0„„1520131 A 1

2 ки расплава. Модификатор чугуна содержит висмут, ферросилиций и донные остатки тигельной плавки магнийсодержащих сплавов при следующем соотношении компонентов, мас.%: донные остатки тигельной плавки магнийсодержащих сплавов 35-45; висмут 1,0-1,5; ферросилиций остальное. При этом донные остатки тигельной плавки содержат 45-60% магния; 0,8-2,5% РЗМ;

0,2-0,5% алюминия; 0,2-0,5% циркония; соли и окислы ЩЗМ остальное. ДополнИтельный ввод в состав модификатора висмута применен в качестве магнийсодержащего компонента донных остатков тигельной плавки, а в качестве кремнийсодержащего компонента — ферросилиция позволяет устранить трещинообразование в отливках в процессе выдержки расплава модифицированного чугуна и в 2-3 раза повысить длительность модифицирующего эффекта. 1 s.ï. ф-лы, 1 табл. татки тигельной плавки магнийсодержащих сплавов, в качестве кремнийсодержащего компонента — ферросилиций и дополнительно содержит висмут при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Донные остатки тигельной плавки магнийсЬдержащих сплавов 35-45

Висмут 1,0-1,5

Ферросилиций Остальное при . этом донные остатки тигельной плавки магнийсодержащих сплавов содержат следующие компоненты, мас.%:

1520131

Магний 45-60

РЗМ 0,8-?, S

Алюминий O,ã-S,0

Цир к о ний 0,2-0,5

Хлориды и окислы

ЩЗМ Остальное

Наличие в составе модификатора донных остатков тигельной плавки позволяет произвести сфероидизацию графита в чугуне за счет наличия в них магния, Благодаря присутствию в донных .остатках алюминия и циркония сни-. жается трещинообразование в отливках из модифицированного чугуна за счет снижения структурньж напряжений в отливках. Кроме того, в донных остатках тигельной плавки содержатся РЗМ, Введение в модификатор магния и

РЗМ в составе донных остатков тигель- 20 ной плавки магнийсодержащих сплавов позволяет утилизировать отходы и значительно снизить стоимость модификатора.

Входящий в состав модификатора ком-25 плекс: ферросилиций, висмут и Р3М (последнее вводится в составе донных остатков тигельной плавки магнийсодержащих сплавов), стабильно обеспечивает получение шаровидной формы графита и однородной микроструктуры в отливках в условиях длительной разливки (вьдержки) чугуна. Висмут и

РЗМ при вводе их в расплав чугуна. образуют тугоплавкие соединения типа

Ме В, МеВ1З, MeBi, частички которых являются поппджками для графитообразования. Ферросилиций, растворяясь в чугуне, создает микрозоны с повышенным содержанием кремния, в которых происходит активное вьделение графита. Указанные особенности являются причиной мощного графитизирующего воздействия, длительного во времени и позволяющего стабилизировать микроструктуру ЧШГ, снизить либо полностью устранить отбел .в условиях даже длительной разливки (вьдержки) чугуна.

Кроме того, РЗМ и висмут, осаждаясь на границе графит — расплав, спо- 50 .собствуют консервации глобулей при выдержке расплава, что позволяет ста,бильно обеспечивать шаровидную форму

1графита в отливках в условиях длительной разливки чугуна.

При содержании в составе модификатора донных остатков тигельной плавки магнийсодержащих сплавов менее

35,мас. ухудшается форма графита в отливках и снижаются физико-механические и эксплуатационные свойства чугуна. При наличии донных остатков в количестве свыше 45 мас. . возрастает количество структурно-свободных карбидов в микроструктуре ЧШГ за счет повышения содержания магния, а также повышается трещинообразование в от- . ливках °

Снижение содержания висмута в модификаторе менее 1,0 мас. приводит к невозможности стабильного обеспечения микроструктуры в отливках в условиях длительной разливки (выдержки) расплава чугуна, т.е. по мере вьдержки расплава резко .возрастает количество структурно-свободных карбидов, в отливках образуются трещины. Повышение количества висмута в составе модификатора свыше 1,5 мас. приводит к деглобуляризации графита в модифицированном чугуне, и к снижению его физико-механических характеристик, а кроме того, это не оправдано экономически.

Пример. Исходный чугун химического состава, мас. : С 3,3-3,4;

Si 2,2-2,3; Мп 0,56-0,60," Св до 0 03;

Р до 0,07, выплавляют в индукционной печи и обрабатывают известным и предлагаемым модификаторами в количестве

1,5Х от массы чугуна в камере-автоклаве и в ковше вместимостью 200 кг.

В состав модификаторов входят при различных соотношениях первичный магний ферросилиций, висмут, а также донные остатки тигельной плавки магнийсодержащих сплавов (отходы малой металлургии) химического состава, мас, :

Маг ний 50,0

РЗМ 1,5

Алюминий 0,9

Цирконий 0,4

Хлориды и окислы

НЗМ Остальное

Температура чугуна при выпуске из печи составляет 1430-1450 Ñ.

После модифицирования и снятия шпака чугун переливают в индукционную печь вместимостью 120 кг и подвергают изотермической вьдержке при 13401350 С в течение 30-40 мин. По ходу вьдержки чугуна через каждые 2 мин заливают в песчаные формы образцы с приведенной толщиной 15 мм для исследования микроструктуры, а также специальные пробы на трещиноустойчивость

1520131 следукщие ком45-60

0,8-2, 5

0,2-5,0

0,2-0,5

Остальное

Наличие ительность сохранения шаровидной формы графита, мин тр ещин в пробах

Ферросилиций

Донные .остатки тигельной

ВисОбогащенный маг ниевый мут плавки магнийсошпам держащих сплавов

80,0

Известный 20

Остальное Да ферросиликобарий

ПредлагаеMbIH

0,8

1,0

1,2

1,5

1,8

16,0

20,0

22,0

22,0

22,0

Остальное

То же

2

4

Нет

Нет

Да

Остальное

То же в виде Т-образногo профиля с соотHo шением толщин сопряженных стенок 3: 1, Стабильность обеспечения шаровидной формы графита в условиях длитель5 ной выдержки (разливки) чугуна оценивают по длительности сохранения до

807. графита баллов Гф13 и Гф12 в микроструктре образцов.

Трещинообразование оценивают визу-1р ально на Т-образных пробах, которые заливают по мере выдержки чугуна через каждые 2 мин. После охлаждения образцов в форме до цеховой температуры формы выбивают и образцы осмат- 15 ривают, фиксируя отсутствие или наличие трещин.

Данные по трещинообразованию, стабильности обеспечения шаровидной фор- 20 мы графита и микроструктуры (по величине N) в условиях длительной разливки (выдержки) расплава чугуна приведены в таблице.

Как видно из таблицы, предлагае- 25 мый модификатор обеспечивает отсутствие трещинообразования, позволяет стабильно получать шаровидную форму графита и стабилизировать микроструктуру в условиях длительной разливки (выдержки) расплава ЧШГ.

Применение модификатора позволит снизить коробление, сократить цикл либо полностью устранить термообра» ботку (в зависимости от способа изгоМодификатор Состав модификатора, мас.7. товления отливок), а также снизить стоимость модификатора.

Формула изобретения

1. Модификатор чугуна, включающий магнийсодержащий и кремнийсодержащий компоненты, отличающийся тем, что, с целью устранения трещинообразования и стабилизации шаро-. видной формы графита в отливках в условиях длительной выдержки расплава чугуна, он дополнительно содержит висмут, в качестве магнийсодержащего компонента — донные остатки тигельной плавки магнийсодержащих сплавов, а в качестве кремнийсодержащего компонента — ферросилиций при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Донные остатки тигельной плавки магнийсодержащих сплавов . 35-45

Висмут 1,0-1, 5

Ферросилиций Остальное

2. Модификатор по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что донные остатки тигельной плавки магнийсодержащих сплавов содержат поненты, мас.7.:

Маг ний

РЗМ

Алюминий

Цир коний

Соли и окислы

ЩЗМ