Модифицирующая смесь

 

Изобретение относится к металлургии, а именно к модификаторам жидкого чугуна, используемым при производстве отливок из высокопрочных доэвтектических чугунов, обладающих повышенным пределом текучести при изгибе. Целью изобретения является повышение механических и эксплуатационных свойств чугуна. Модифицирующая смесь содержит, мас.%: борная кислота 15-25, окись меди 10-17, силикобарий 15-23, нитриды лития 12-17, алюминий 11-15, карбонитриды хрома 6-16, магний 6-12. Использование модифицирующей смеси позволяет значительно повысить механические свойства чугуна, а также увеличить на 20-35% его эксплуатационную стойкость. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 5 А1 (51)4С 21 С 1 1

ВСЕООИИН

ИЦ1ЛНО- ТЕИ

F.. 5fi!1О ) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АSTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР (21) 4429733/31-02 (22) 23.05.88 (46) 30.11.89. Вюл. У 44 (71) Всесоюзный заочный политехнический институт (72) Ю.Г.Серебряков, Ь.К.Святкин, М.И.Карпенко, С.М.Ьадюкова и С.М.Варьян (53) 669.15-198 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 749902, кл. С 21 С 1/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

У 1232688, кл. С 2 1 С 1/00, 1986. (54) МОДИФИЦИРУЮЩАЯ СМЕСЬ (57) Изобретение относится к .металлур( гии, а именно к модификаторам жидкоИзобретение относится к металлургии, а именно к модификаторам жидкого чугуна, используемым при производстве отливок из высокопрочных доэвтектиче- ских чугунов, обладающих повышенным пределом текучести при изгибе.

Целью изобретения является повышение механических и эксплуатационных свойств чугуна.

Предложенная модифицирующая смесь содержит борную кислоту, окись меди, силикобарий, нитриды лития, алюминий, карбонитриды хрома и магний при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Борная кислота 15-25

Окись меди 10-1 7

Силикобарий 1 5-23

Нитриды лития 12-17

Алюминий 11-15

Карбонитриды хрома 6-16

Магний 6-12

2 го чугуна, используемым при производстве отливок из высокопрочных доэвтектических чугунов, обладающих повьппенным пределом текучести при изгибе. Цель изобретения — повышение механических и экстплуатационных свойств чугуна. Модифицирующая смесь содержит, мас.%: борная кислота 1525, окись меди 10-17, силикобарий

15-23, нитриды лития 12-17, алюминий

11-15, карбонитриды хрома 6-16, магний 6-12. Использование модифицирующей смеси позволяет значительно повысить механические свойства чугуна, а также увеличить на 20-35% его эксплуатационную стойкость. 1 табл.

Дополнительное введение карбонитридов хрома усиливает модифицирующее и упрочняющее влияние смеси, обспечивает измельчение структуры и графита, повышает упругопластические свойства чугуна, способствует стабилизации и повьппению эксплуатационных свойств.

При концентрации карбонитридов хрома до 6 мас.% дисперсность структуры и графита в чугуне, модифицирующая и упрочняющая способности низкие, а увеличение содержания карбонитридов хрома более 16 мас.% повышает отбел чугуна, снижает вязкопластическне свойства чугуна, однородность структуры, стабильность механичесKHx свойств чугуна и графитизирующую способность смеси.

Магний введен как сильный раскислитель и сфероидизатор графита, повышающий отбел и дисперсность струк1525215 туры в литом состоянии, упрочняющий структуру и повышающий механические и эксплуатационные свойства. Нижний предел его содержание 6 мас.X npu

5 этой концентрации начинает проявляться его сфероидизирующее и упрочняющее влияние, верхний предел ограничен концентрацией 12 мас.7., выше которой повьппается угар и нестабиль- 10 ность механических свойств.

Нитриды лития измельчают структуру чугуна при модифицировании, улучшают компактность структурных составляющих, повышают трещиностойкость, графитизирующую способность, предел текучести, прочность и модуль сдвига.

При концентрации нитридов лития до

12 мас.7. измельчение структуры и величина модуля сдвига недостаточны, а при увеличении нитридов лития более 17 мас.7. увеличивается концентрация неметаллических включений в чугуне, повышается брак по отсеру, что приводит к снижению модуля сдвига, пластических и эксплуатационных свойств чугуна.

Алюминий рафинирует и модифицирует железоуглеродистый расплав, повышая пластические свойства, трещиностойкость и модуль сдвига. При концентрации алюминия до 11 мас.7. пластические свойства и модуль сдвига чугуна низкие, а при концентрации в смеси алюминия более 15 мас.7 повы35 шается содержание ф рита в чугуне и снижаются модуль сдвига, предел текучести и эксплуатационная стойкость.

Введение 10- 17 мас.7. окиси меди обеспечивает снижение и выравнивание 40 твердости чугуна, повышение графитизирующей способности, литейных свойств, дисперсности и равномерности структуры, что приводит к повышению ударной Вязкости предела текучести 45 модуля сдвига чугуна в отливках после термообрабатки. При концентрации ее менее 10 мас.Х отмечается повышение твердости и снижение пластических свойств и модуля сдвига, а при увели" чении концентрации более 17 мас.7.

50 увеличиваются ликвация, отсер, неоднородность структуры чугуна в отливках, что приводит к снижению ударной

I йязкости, модуля сдвига и стабильно55 сти механических свойств.

Борная кислота в количестве 1525 мас.X обеспечивает дополнительное модифицрование чугуна бором, повышение графитизирующей способности чугуна и снижение твердости, повьппение предела текучести и модуля сдвига.

Верхний предел концентрации борной кислоты в смеси ограничен содержанием

25 мас.7, выше которого увеличивается неоднородность структуры и герметичность чугуна в отливках и снижаются эксплуатационные свойства, модуль сдвига и предел текучести. При снижении концентрации борной кислоты менее 15 мас.X отмечаются низкие характеристики механических свойств и степени графитизации чугуна.

Силикобарий введен как эффективная раскисляющая, модифицирующая и графитизирующая добавка. При его содержании более 23 мас.X повышаются угар смеси, неоднородность структуры и снижаются механические свойства. При концентрации силикобария до 15 мас. снижается графитизирующая способность смеси, увеличивается содержание перлита в структуре, что снижает модуль сдвига, пластические свойства и эксплуатационные свойства.

Пример ° Плавки чугунов проводили в открытых индукционных печах.

Для обработки использовали доэвтектические чугуны следующего состава, мас.7:

Углерод 2,3-2,4

Кремний 1,0-1, 1

Марганец 0,3-0,4

Хром 0,04-0,06

Сера 0 05-0,06

Фосфор 0,06-0,07

Железо Остальное

Для модифицирования чугуна использовали пять. составов предложенной модифицирующей смеси и известную модифицирующую смесь в количестве 0,147 от массы чугуна.

Модифицирующие смеси изготавливали дроблением алюминия АЧ-2, силикобария СБ30, карбонитридов хрома

ФХ400Н и перемешиванием их с порошками борной кислоты, окиси меди и нитридов лития.

Из модифицированного чугуна отливали технологические пробы и образцы для механических испытаний толщиной

8-45 мм.

Технологические свойства модифицированных чугунов определяли на стан.дартных литных пробах, а механические свойства после проведения термической о обработки: нагрев до 960 С, выдержка

152

5215

Состав модифицирувней снеси, мас.I

Неханическне сЬойства модифицированного чугуна зхсплуатвцнКарбанитриды хрома

Борнвл лнслотл

Внтриды лнтнл

Окись мели

Силико барий

Алюминий

Нвгний ударнал

Относительное

Твердость, нв

ЛреA CII

Опыт

Предел прочности лри рвстлкеннн, НЛа онивл стойдул ь сдвнудлиаенне, I текучести хость, ч кость кДн/м га, НЛ ° при изгибе, НЛв

77!ВО

76200 зво

4го

4ВО Э1О

536 420

581 435

598 428

485 325

516 Э7О

140 286

1а6 Э7О

150 410

157 Э90

140 295

143 320 н

2 э

5

25 го

15 г7

12,6

1Э,6

1З,В

i 3,4

1Э,О

12,8

30 ! 7

l4 !

О

22

l0

23

18

l5

28 !

12

17

1О го

12 э

15!

13

17

1О

16

18 в

Илвес гилл t:÷å ь

Составитель К.Сорокин

Техред М.Ходанич

Корректор Л.Бескид

Редактор Л.Веселовская

Заказ 7188/20 Тираж 530 Подписное

ВНИИПИ Госуд.эрственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Произвол!.т7эе1111о-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101 при этой температуре 5 ч, охлаждение о до 730 С, выдержка при этой темпера-! туре 5 ч и окончательное охлаждение на воздухе. Общий цикл термической обработки 17,5 ч.

Графитизирующую способность модифицирующих смесей оценивали по изменению микроструктуры чугуна после выдержки при 760 С в течение 75 ч на стандартных 16 мм образцах, эксплуатационную стойкость — на испытательных стендах ИМСУ-13 в условиях ударно-усталостных нагрузок °

В таблице приведены составы модифицирующих смесей и механические и технологические свойства модифициро" ванных чугунов, Как видно из таблицы, чугуны, модифицированные предложенной смесью составов 2, 3 и 4, обладают более высокими механическими свойствами, чем при модифицировании их известной смесью оптимального состава (опыт 1).

Сопоставительный анализ графитизирующей способности и механических свойств модифицированных высокопрочных чугунов после термической обработки показал, что при использовании предложенной модифицирующей смеси повышаются механические и технологические свойства модифицированных чугу нов (трещиностойкость, жидкотекучесть

5 и др.).

Применение предложенной модифицирующей смеси позволит улучшить эксплуатационную стойкость и механические свойства при одновременном сокращении продолжительности графитизирующего отжига белого чугуна на феритоперлитный ковкий чугун.

Формула и э о б р е т е н и я

Модифицирующая смесь, содержащая борную кислоту, окись меди и силикобарий, отличающаяся тем, что, с целью повышения механических и эксплуатационных свойств чугуна, она дополнительно содержит алюминий, магний, карбонитриды хрома и нитриды лития при следующем соотношении компонентов, мас.7.:

Борная кислота 15-25

Окись меди 10-1 7

Силикобарий 15-23

Нитриды лития 12-17

Магний 6-12

30 11-15

Кар б о нит ряды хр ома 6-16