Модифицирующая смесь

 

Изобретение относится к модифицирующим смесям и может быть использовано при производстве высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Цель изобретения - повышение степени усвоения магния, механических свойств, износостойкости и жаростойкости чугуна. Модифицирующая смесь содержит, мас.%: Мд 12-18; графит 15-25; окись титана 8-10; пятиокись ванадия 6-8; нитрид кальция 10-15 и ферросилиций остальное . Дополнительный ввод в состав смеси окиси титана, нитрида кальция и пятиокиси ванадия позволяют после обработки чугуна повысить предел прочности в 1,6-1,43 раза, ударную вязкость - в 1,37- 1,54 раза, степень усвоения Мд - на 18- 26%, жаростойкостьв 1,56-1,92 раза.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 22 С 35/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4866791/02

° °

22) 05.05.90

46) 30.03.92, Бюл. N 12 (72) Н.И,Афанасьев, Ю.Н.Пресман, И.А.Калиниченко и Ю.Г.Митрошкин (53) 669.1.5-198(088.8) (56) Ващенко К,И., Софрони Л.А. Магниевый чугун. М.: Машгиз, 1960.

Авторское свидетельство СССР

N .973654, кл. С 22 С 35/00, 1982. (54) МОДИФИЦИРУЮЩАЯ СМЕСЬ (57) Изобретение относится к модифицирующим смесям и может быть использовано при производстве высокопрочного чугуна с

Изобретение относится к литейному производству, в частности к производству высокопрочного чугуна с шаровидным графитом.

Для получения высокопрочного чугуна применяют различные модификаторы как в виде сплавов, так и механических смесей.

Известен состав модифицирующей смеси, в которой содержание магния, ферросилиция и графита взято в соотношении 1:4;1, Однако обработка чугуна этим модификатором сопровождается большим пироэффектом и низким усвоением магния иэ-за его высокого содержания в смеси. Чугун, обработанный этой модифицирующей смесью, затвердевает с отбелом в тонких сечениях отливки, причем для его устранения необходим высокотемпературный отжиг или вторичное.модифицирование.

Наиболее близкой к предлагаемой по составу является модифицирующая смесь, содержащая магний, графит, силикомишметалл и ферросилиций при следующем соотношении компонентов, мас. :

„„Я „„1723177 А1 шаровидным графитом. Цель изобретения— повышение степени усвоения магния, механических свойств, износостойкости и жаростойкости чугуна. Модифицирующая смесь содержит, мас.g,: Mg 12 — 18; графит 15 25; окись титана 8 — 10; пятиокись ванадия 6 — 8; нитрид кальция 10 — 15 и ферросилиций остальное. Дополнительный ввод в состав смеси окиси титана, нитрида кальция и пятиокиси ванадия позволяют после обработки чугуна повысить предел прочности в

1,6 — 1,43 раза, ударную вязкость — в 1,371,54 раза, степень усвоения Mg — на 1826, жаростойкость — в 1,56-1,92 раза.

Магний 10-15

Графит 18 —.40

Силикомишметалл 2 — 25

Ферросилиций . Остальное

Недостатком. известной смеси является низкая степень усвоения магнйя, низкие механические свойства, износостойкость и жаростойкость.

Цель изобретения — повышение степени усвоения магния, повышение механических свойств, износостойкости ижаростойкости в агрессивных средах.

Поставленная цель достигается тем, что модифицирующая смесь, содержащая магний, графит и ферросилиций дополнительно содержит нитрид кальция, пятиокись ванадия, окись титана при следующем соотношении компонентов, мас. $:

Магний 12 — 18

Графит 15 — 25

Окись титана 8 — 10

Пятиокись ванадия 6-8

Нитрид кальция 15-10

1723177

20

35

Ферросилиций Остальное

Низкое содержание магния s модификаторе позволяет повысить степень его усвоения чугуHQM.

При содержании в смеси магния ниже

10% не достигается требуемый эффект модифицирования, поскольку из-за частичной потери магния на реакции взаимодействия с серой и кислородом его остаточное содержание в чугуне оказывается недостаточным для обеспечения высокой степени сероидизации графитовых включений.

Обработка чугуна модифицирующей смесью с содержанием магния выше f6% характеризуется скоротечностью процесса модифицирования и, как следствие, сопровождается большим пироэффектом, нестабильностью получаемых результатов по структуре и свойствам чугуна, Повышенное содержание графита в модификаторе (15 — 25%) замедляет процесс модифицирования, делая его спокойнее, без выбросов чугуна из ковша при его обработке смесью

Ввод графита в расплав увеличивает число готовых центров кристаллизации при его затвердевании, что способствует повышению гомогенности структуры отливки, Указанные пределы содержания графита в смеси выбраны как оптимальные для данных численных значений магния. Верхняя граница содержания графита в модификаторе (25%) соответствует максимальному пределу магния, а нижний предел (15%)— минимальному значению.

Содержание графита в модификаторе . выше 25% снижает прочностные характеристики чугуна.

Обработка чугуна модификатором с содержанием графита менее 15% сопровождается большим пироэффектом, усвоение магния при этом незначительно.

Дополнительное введение в состав модифицирующей смеси пятиокиси ванадия, окиси титана и нитрида кальция способствует легированию его ванадием и титаном за счет протеканий металлотермической реакции.

Атомы титана микролегируют чугун, повышая прочностные и эксплуатационные характеристики. Помимо этого титан является сильнейшим десульфуратором (десульфурируЮщее действие титана в чугуне значительно сильнее действия марганца).

Из-за сильного сродства к сере и кислороду титан оказывает графитизирующее действие на чугун, что позволяет значительно уменьшить количество первичных, вторичных карбидов, измельчается структура чугуна и увеличивается количество феррита, Количество двуокиси титана подобрано так, что его содержание в чугуне составляет 0,1—

0,35%. При содержании титана в чугуне менее 0,1 эффекта повышения служебных и физико-механических свойств не наблюдается, а при содержании титана в чугуне 0,5% графитизирующее действие титана полностью подавляется..

Ванадий имеет большое средство к углероду и образует высокоустойчивый карбид С, который не входит в решетку цементита и, следовательно, не участвует в формировании цемента и ледебурита, Введение в состав смеси двуокиси титана сверх 15 мас., пятиокиси ванадия сверх

10 мас.%, нитрида кальция сверх 12 мас.%, ухудшает прочностные характеристики сплава.

Нижний предел двуокиси титана 8 мас.%, пятиокиси ванадия 6 мас.%, нитрида кальция 10 мас.% применяется для более полного восстановления двуокиси титана нитридом кальция и влияния титана и ванадия на эффект микролегирования для получения необходимой структуры и повышенных прочностных характеристик.

Избыточный кальций повышает термодинамическую активность углерода и увеличивает его растворение в железе, Являясь сильнейшим раскислителем и десульфуратором, кальций способствует зарождению графитовой фазы при первичной кристалли зации чугуна, так как образовавшийся нитрид кальция является центром кристаллизации при росте графита.

Введение в модифицирующую смесь нитрида кальция сверх 15 мас. снижает прочность чугуна из-за большого содержания кальция сверх 0,085 в выплавляемом чугуне, введение нитрида кальция менее 8% является недостаточным для полного Восстановления двуокиси титана и пятиокиси ванадия и не оказывает положительного влияния на зарождение графитовой фазы и на протекание более полного процесса десульфурации.

Для определения оптимального состава модифицирующей смеси исследованы степень усвоения магния, содержание цемента в структуре чугуна, его механические свойства, износостойкость и жаростойкость. Испытание на износостойкость в агрессивных средах проводят на роликах диаметром 30

MM npu P = 75 кгс/мм и Ч = 0,624 см/с с угловой скоростью опережающего ролика

15,2 об/мин при комнатной температуре в парах смеси соляной и серной кислот (аналогичные условия работы конической пары прямозубых колес).

1723177

Модифицирование чугуна проводится

".сендвич"-способом,. Расход предлагаемого и известного модификаторов одинаков и составляет 1,0 — 1,3 от массы жидкого металла.

Составитель Н.Касторной

Редактор M.Ïåòðîâà Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор О.Ципле

Заказ 1045 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Модифицирующие смеси подают в ковш в упакованном виде. Модифицирующие смеси изготавливают простым перемешиванием компонентов в лабораторных бегунах, Для изготовления смесей и рименяют порошок магния (ГОСТ 6001-51), ферросилиций ФС75 (ГОСТ 1415-78), пятиокись ванадия, двуокись титана, нитрид кальция (ТУ 6-09-107-75) и измельченный графит электродного боя.

Формула изобретения

Модифицирующая смесь, содержащая магний, графит и ферросилиций, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью повышения

5 степени усвоения магния, механических свойств, износостойкости и жаростойкости чугуна, она дополнительно содержит нитрид кальция, пятиокись ванадия и окись титана при следующем соотношении

10 компонентов, мас. :

Магний 12 — 18

Графит 15-25

Окись титана 8 — 10

Пятиокись ванадия 6-8

15 Нитрид кальция 10-15

Ферросилиций Остальное