Модификатор для чугуна

 

Изобретение относится к модификаторам для чугуна. Целью изобретения является устранение отбела в тонкостенных отливках и улучшение обрабатываемости чугуна резанием. Модификатор содержит, мас.%: SI55-75; С 0,05-0-20; AI 0,5- ,2,0; Мд 0,5-1,5; Са 0,5-2,Oj,;P3M 0,5-2.0; Мп 0,3-5,0, Fe остальное, , причем отношение кальция к магнию составляет 1; (0,75-1,0). Кроме того, модификатор может дополнительно содержать 0,5-2,0 мас.% Ва. Модифицирование в ковше чугуна С425 предлагаемым модификатором в количестве 0,3% от массы чугуна позволяет более, чем в 2 раза повысить стойкость режущего инструмента, при этом хромочного отбела в отливках с толщиной стенки 4-8 мм не наблюдается. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю С 22 С 35/00

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4757526/02 (22) 09.11.89 (46) 23.11,91. Бюл. № 43 (71) Белорусский политехнический институт (72) Н.И.Бестужев, С.Н.Леках, В,А.Розум, Л.Л.Счисленок, А.Т.Трескин, Н.В.Новиков, А.С,Дубровин и Л,Ф.Пекарский (53) 669,782.15(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1275057, кл. С 22 С 35/00, 1986.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1407986, кл. С 22 С 35/00, 1988. (54) МОДИФИКАТОР ДЛЯ ЧУГУНА (57) Изобретение относится к модификаторам для чугуна. Целью изобретения являетИзобретение относится к металлургии и может быть использовано в технологии модифицирования серых чугунов при получении отливок машиностроительного профиля.

Целью изобретения является исключение кромочного отбела в тонкостенных отливках и улучшение обрабатываемости чугуна резанием, Пример. Модификаторы известного и предлагаемого составов получают методом сплавления соответствующих ферросплавов (технически чистого магния, ферросилиция, ферросиликобария, ферросиликокальция, ферромарганца, ФСЗОРЗМЗО, содержание сурьмы в известном модификаторе обеспечивалось вводом технически чистой сурьмы по расплавлению остальных составляющих) в индукционной печи емкостью 60 кг. Модификатор известного состава выполняют при среднем содержании ингредиентов, а предлагаемого —.на нижнем, среднем, верхнем, ЯЛ, 1693110 А1 ся устранение отбела в тонкостенных отливках и улучшение обрабатываемости чугуна резанием. Модификатор содержит, мас. :

Sl 55-75; С 0,05 — 0-20; Al 0,5 †.2,0; Mg 0,5 — 1,5;

Са 0,5 — 2,0.,; РЗМ 0,5 — 2,0; Мп 0,3 — 5,0, Fe остальное,, причем отношение кальция к магнию составляет 1: (0,75 — 1,0). Кроме того, модификатор может. дополнительно содержать 0,5 — 2,0 мас,g Ва. Модифицирование в ковше чугуна С425 предлагаемым модификатором в количестве О,ЗЯ, от массы чугуна позволяет более, чем в 2 раза повысить стойкость режущего инструмента, при этом хромочного отбела в отливках с толщиной стенки 4 — 8 мм не наблюдается. 1 з.п. ф-лы, 1 табл, ниже нижнего, выше верхнего пределов содержания ингредиентов.

Модифицирование чугуна марки С245 проводят в ковше емкостью 30 кг, Расход модификаторов составляет во всех случаях

0,30, температура модифицирования Ch

1340 С. Модифицированный расплав зали- ) вают в сырые песчано-глинистые формы, (,д)

Опытные образцы имеют форму цилиндров с диаметром 60 мм и пластин с толщиной стенки 4,6 и 8 мм.

Испытания на обрабатываемость проводят методом точения цилиндрических образцов. Наличие кромочного отбела а определяют на пластинчатых образцах визуально.

Результаты испытаний чугунов, выплавленных с использованием известного и предлагаемого модификаторов, представлены в таблице.

При массовом производстве отливок иэ серых чугунов высоких марок (СЧ25 и выше) .

1693110 основной проблемой является обрабатываЕмость резанием на автоматических линиях.

Причинами низкой обрабатываемости даже в случае исключения отбела являются особенности микрогетерогенного строения ме- 5 таллической матрицы чугунов укаэанного класса. Ввиду низкого углеродного эквивалента и присутствия легирующих элементов

la сплаве, в частности хрома, наблюдается значительная микроликвационная неодно- 10 одность. Она определяется значительной олей первичного аустенита, при затверде,вании которого примеси вытесняются на границы аустенита с эвтектикой, Этот эф,фект приводит к образованию микроликва- 15 ционных зон с повышенной твердостью и хрупкостью, Данное явление приводит к ухудшению обрабатываемости резанием не только тонкостенных, но и массивных сече ний отливок. Усугубляет данное явление 20 также фосфор и не оптимальное соотноше— ние серы к марганцу в чугуне ваграночной

,плавки. Основной задачей модифицирования этих чугунов является комплексное воздействие на кинетику кристаллизации и 25 морфологию дендритов первичного аусте; нита, состояние границ аустенит — эвтекти, ка и строение самой эвтектики, ( Предлагаемый модификатор резко измель чают дендриты первичного аустенита, уве- 30 личивает их удельную поверхность, тем, самым снижая отрицательное воздействие ! микроликвации на образование эон с повы, шенной концентрацией хрома и других карбидообраэующих элементов. 35

Кремний в пределах 55 — 75% в составе модификатора обеспечивает хорошую растворимость модификатора и создает обога щенные кремнием зоны, в процессе растворения которых образуются дополни- 40 тельные центры кристаллизации. -Нижний предел (55%) обеспечивает требуемую кинетику создания зон. Превышение верхнего предела (75%) ухудшает растворимость, Углерод (0,05%) способствует образованию карбида кремния в модификаторе, Свыше 0,2% трудно достижимо на практике.

Алюминий (0,5%) и Р3М (0,5%) способствуют зарождению дендритов первичного аустенита и их измельчению при росте. Превышение верхних пределов (>2,0%) указанных элементов не дает лриращения указанного эффекта.

Марганец в пределах 0,3-5,0% улучшает растворимость модификатора и уменьшает микроликвационную неоднородность за счет взаимодействия с серой в чугуне ваграночной плавки. Верхний предел (5,0%) ограничен ввиду возмджности образования цементита в структуре.

55-75

0,05 — 0,20

0„5 — 2,0

0,5-1,5

0,5 — 2,0

0,5-2,0

0,3 — 5,0

Магний в совокупности с кальцием уменьшает ликвационную неоднородность вследствие частичного связывания серы до момента кристаллизации аустенита, измельчает строение аустенита и эвтектики и очищает границу аустенит — эвтектика от поверхностно- активных элементов (примесей, присутствующих в чугуне). Важны при этом не только абсолютные концентрации магния, кальция, но и их соотношения.

Нижние пределы (0,5%) обусловлены необходимостью достижения описанных эффектов. Верхний предел по магнию(1,5%) ограничен ввиду пироэффекта и пылегазовых выбросов в атмосферу при обработке расплава. Верхний предел по кальцию (2,0%) ухудшает растворимость модификатора. Соотношение кальция к магнию

1:(0,75 — 1,0) обеспечивает высокую растворимость и комплексное воздействие, на устранение микроликвационной неоднородности чугунов. Выше верхнего предела соотношений (1:1) ухудшается растворимость модификатора и эффективность обработки.

Для высококачественных легированных чугунов с пластинчатым графитом характерна также неоднородность размеров и распределения графита в разностенных отливках. Дополнительный ввод 0,5% бария в предлагаемый состав способствует гомогенизации графитной фазы в разностенных отливках. Свыше 2,0% бария не дает прира-; щения эффекта и ухудшает растворимость.

Гомогенизация графитной фазы в отливках положительно сказывается на улучшении обрабатываемости чугуна.

Как следует из данных, представленных в таблице, предлагаемый модификатор для чугуна позволяет устранить кромочный отбел в отливках с толщиной стенки меньше 8 мм и улучшить обрабатываемость резанием чугуна более, чем в 2 раза.

Формула изобретения

1. Модификатор для -чугуна, сбдержа- щий кремний, углерод, алюминий, магний, кальций, марганец и железо, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью исключения кромочного отбела в тонкостенных отливках и улучшения обрабатываемости чугуна резанием, он дополнительно содержит редкоземельные металлы при следующвм соотношении кЬмпонентов, мас.%: кремний углерод алюминий магний кальций редкоземельные металлы марганец

1693110

2. Модификатор по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что он дополнительно содержит

0,5 — 2,0 мас. бария. железо. остальное, при этом отношение кальция к магнию равно I:(0,75 — 1,0).

Химический состав, мас.Ф

Опыт

Пределы ком" понентов

Модификатор

Si!

Hg Са РЗЭ.A1

40 08 1О 05 15

1 Известный

Средний

2 Предлагаемый

3 по п.1

005 05 05

О1 1О 1,0

Нижний 55

Средний 65

0,5 0,5

1,0

Верхний 75

Ниже нижнего 45

2,0 1,5

0,3 0,1

2,5 4,0

0,01

Выше верхнего 80

Нижний 65

0,25

0,1

7 Предлагаемый

Средний 65

Верхний 65

0,1

0,1

0,1

8 по п.2

Ниже нижнего 65

10 Предлагаемый

Выше верхнего 65 0,1 1,0 1,0 1,1 1,0

11 по п.2

Продолжение таблицы

Наличие кромочного отбела при толцине стенки, мм

СтойSb

Fe е

Са:Ng

Ва кость инструмен та,мин (4 ..6 8

08 10 31

40 Ос1

32 .+ +

1 тальное

0,3

1:0,9

1:0,75

3,0

5,0

1: 0,25

1:1,б

0,1

6,0

1:0,9

1:0,9

3,0 0,5

1,0

2,0

3,0

1:0,9

4

5 б

8

Опыт Химический состав, мас.Ф

1,0 1,0

1,0 1,0

1;0 1,0

1,0. 1,0

2,0 2,0

0,4 0,3

2,5 3,0

1,1 1,0

1,1 1,0

1,1 1,0

1,1 1,0

1693110

Продолжение таблицы

0llblT Химический состав, мас.4

Ва

Fe

Са:Ng

Ма

10 3)0 0 3 1 0 9 ное

11 3,0 3,0 1:0 9

П р и м е ч а н и е. Режимы резания: скорость 100 мlмин; подача 0,2 мм/об; глубина резания 2,5 мм, материал инструмента ВК 8.

Составитель Л,Карасева

Техред М.Моргентал . Корректор Н,Король

Редактор Н.Рогулич

Заказ 4054 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Стойкость инструмента,мин.Ос- 80 тальНаличие кромочного отбела при толщине стенки, мм (Т