Модификатор

 

Изобретение относится к модификаторам , предназначенным для получения высокопрочного чугуна, преимущественно, для деталей гидросистем высокого давления. Целью изобретения является повышение кавитационно-эрозионной стойкости чугуна , степени усвоения и срока годности модификатора . Модификатор содержит, мас.%: магний 2,5-3,5; кальций 1-2; барий 1-2; редкоземельные металлы 1-10; медь 16-30; марганец 0,1-5; углерод 0,1-0,3; титан 0,1-10; кремний 35-50; железо остальное . Модифицирование высокопрочного доэвтектоидного чугуна позволяет повысить его кавитационно-эрозионную стойкость на 4-6%, при этом степень усвоейия суммы Мд и РЗМ возрастает до 80-82% и повышается степень годности модификатора из-за снижения склонности к саморассыпанию. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s С 22 С 35/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ЬЭ ф

Ql

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4820796/02 (22) 29.03.90 (46) О?.04.92. Бюл. ¹ 13 (71) Липецкий филиал Всесоюзного проектно-технологического института литейного производства (72) А.А. Суслов, А, С.Дубровин и И.С. Быстрова (53) 669.15-198(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 11336666554455, кл. С 22 С 35/00, 1986.

Авторское свидетельство СССР № 1668452, кл. С 22 С 35/00, 1989. (54) МОДИФИКАТОР (57) Изобретение относится к модификаторам, предназначенным для получения высоИзобретение относится к литейному производству, а именно к модификаторам для производства высокопрочного чугуна, преимущественно при получении отливок деталей гидросистем высокого давления.

Известен модификатор, содержащий, мас.%: магний 6,0-9,0; кальций 0,1-4,0; барий 0,1 — 40; редкоземельные металлы 0,14;0; медь 10,0 — 50,0; цирконий 1,0 — 20,0; молибден 0,1-10,0; сурьма 0,1-5,0; железо

1,0-15,0; марганец 1,0 — 20,0; бор 0,1 — 4,0; азот 0,1-3,0; кремний остальное.

Однако присутствие молибдена, стабилизирующего карбиды элементов, инициирующих образование сетки сложной эвтектики — сурьмы и бора, не позволяет достичь высокой кавитационно-эрозионной стойкости (K3C) чугуна, обработанного указанным модификатором. Кроме того, процесс обработки сопровождается (>SU„„1724715 А1 копрочного чугуна, преимущественно, для деталей гидросистем высокого давления.

Целью изобретения является повышение кавитационно-эрозионной стойкости чугуна, степени усвоения и срока годности модификатора. Модификатор содержит, мас.%; магний 2,5 — 3,5; кальций 1-2; барий

1 — 2; редкоземельные металлы 1-10; медь

16 30; марганец 0,1 — 5; углерод 0,1 — 0,3; титан 0,1 — 10; кремний 35 — 50; железо остальное. Модифицирование высокопрочного доэвтектоидного чугуна позволяет повысить его кавитационно-эрозионную стойкость на

4 — 6%, при этом степень усвоейия суммы MQ и Р3М возрастает до 80-82% и повышается степень годности модификатора из-за снижения склонности к саморассыпанию. интенсивным пироэффектом вследствие повышенного содержания магния в модификаторе. Степень. усвоения известного модификатора недостаточна.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является модификатор, содержащий, мас.%: магний 1,0 — 4,0; кальций 1,0 — 3,0; барий 1,0-3,0; редкоземельные металлы 1,08,0; медь 1,0-15,0; марганец 1,0 — 10,0; углерод 0,5-3,0; цирконий 0,5 — 5,0; кремний

35,0 — 50,0; железо остальное.

Однако вследствие недостаточного стабилизирующего потенциала известного модификатора полученный чугун имеет в структуре большое количество феррита, что препятствует достижению высоких значений кавитационной стойкости металла. Степень усвоения известного модификатора недостаточна. Кроме того, известные моди1724715 фикаторы, как и многие сплавы, содержащие марганец, склонны к саморассыпанию при хранении в результате окисления фосфора и выделения ангидрида фосфора. Фосфор является неизбежной технологической 5 примесью большинства марганецсодержащих сплавов промышленной чистоты. Указанное свойство значительно сокращает срок годности известных модификаторов.

Цель изобретения — повышение КЭС и 10 степени усвоения модификатора, а также увеличение срока годности модификатора.

Указанная цель достигается оптимизацией содержания элементов в составе модификатора, а также дополнительным 15 введением титана при следующем соотношении компонентов, мас. : магний 2,5 — 3,5; кальций 1,0 — 2,0; барий 1,0-2,0; редкоземельные металлы 1,0 — 10,0; медь 16,0 — 30,0; марганец 0,1 — 5,0; углерод 0,1 — 0,3; титан 20

0,1-10,0; кремний 35,0 — 50,0; железо остальное, Допускается присутствие в виде примеси фосфора и алюминия в количестве не более 2 мас, в сумме. 25

Добавка титана в марганецсодержащие модификаторы в значительной степени подавляет процесс саморассыпания частиц модификатора, что значительно увеличивает срок его годности, 30

Добавка титана менее 0,1 мас. не приводит к повышению КЭС, а более 10 мас. снижает степень усвоения модификатора вследствие образования тугоплавкой шла- 35 ковой фазы на частицах модификатора.

Медь и марганец способствует перлитизации металлической основы чугуна, что повышает его эксплуатационные характеристики, утяжеляют модификатор и 40 снижают температуру его плавления, что повышает степень усвоения модификатора и способствует снижению пироэффекта.

Менее 16 мас. медь и 0,1 мас. марганец свое влияние не проявляют, а добавки 45 более 30 мас. меди и 5 мас. марганца нецелесообразны вследствие скачкообразного роста твердости чугуна.

Основное назначение кальция и бария . — раскисление и дегазация чугуна, сниже- 50 ние его склонности к отбелу, что обеспечивает получение качественных отливок с высокими рабочими свойствами. Менее 1 мас. указанные элементы воздействия на чугун не оказывают, а более 2 мас. особен- 55 но при пониженном содержании магния снижается степень усвоения модификатора в результате QUJJlGKQBblBBHMsl его частиц при модифицировании.

Углерод в количестве 0,1 — 0,3 мас. является неизбежной технологической примесью, так как выплавка модификатора наиболее целесообразна в графитовых тиглях, однако присутствие углерода снижает температуру плавления сплава, что повышает степень его усвоения. Указанное воздействие позволяет включить углерод в предлагаемый состав. Пределы его содержания связаны с растворимостью в сплаве и определены экспериментально.

Магний и редкоземельные металлы (РЗМ) являются глобуляризирующими компонентами модификатора, обеспечивающими получение графита вермикулярной и компактной формы, что резко повышает

КЭС, а замена части магния на Р3М повышает степень усвоения модификатора, Содержание Р3М и магния менее 1 мас. o и 2,5 мас. соответственно не обеспечивает надежного получения компактных форм графита, а при более 3,5 мас. магния и 10 мас. P3M повышается склонность чугуна к отбелу, что снижает эксплуатационные качества металла.

Кремний является основой модификатора, в нем растворены все щелочноземельные и редкоземельные металлы. Кремний играет роль основного графитизатора. Менее 35 мас. графитизирующий потенциал модификатора недостаточен, а более 50 мас.% значительно падает удельный вес модификатора, что снижает степень усвоения.

Железо является балластом и способствует утяжелению модификатора, вносится в сплав как составляющая шихтовых ферросплавов.

Оценку эффективности модификаторов проводят в серии экспериментальных плавок в лаборатории. В качестве шихтовых материалов используют следующие сплавы и чистые компоненты: магний металлический гранулированный, силикокальций, силикобарий, ферросиликоцирконий, алюминий металлический чушковый, лигатура ФСЗОРЭМЗОА, катодная медь, металлический марганец, ферротитан, ферросилиций, Модификаторы выплавляют в графитовом тигле емкостью 500 г, помещенном в заключенный индуктор установки

ЛП3-63.

Для предотвращения угара компонентов с момента включения индуктора до момента затвердевания модификатора в тигель подают аргон. По охлаждению тигля полученный слиток выбивают и дробят до фракции 1-10 мм.

Известйый чугун состава, мас, j; углерод 3,5-3,7; кремний 1,5 — 1,7; марганец 0,5—

О 7; фосфор 0 1; хром 0,1; сера О 04 — О 05 выплавляют в индукционной печи емкостью

60 кг с кислой футеровкой, Обработанным

1724715

35

45

Составитель Л. Карасева

Техред М.Моргентал Корректор Л.Бескид

Редактор H.Ãóíüêo

Заказ 1152 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 металлом заливают соответствующие образцы, от каждого из которых отбирались пробы на химанализ. Температура обработки 1350 С.

КЭС чугуна определяют путем помещения образца чугуна в кавитирующий поток минерального масла при давлении 30 МПа и времени испытания 4 ч. Износ определяют как потерю массы llo отношению к первоначальной и выражают в процентах, причем износ образца, изготовленного из чугуна, обработанного известным модификатором берут за 100 .

Степень усвоения модификатора определяют как отношение количества усвоившейся суммы магния и РЗМ к введенной, так как усвоение суммы магния и Р3М с достаточной степенью характеризует стабильность и качество процесса модифицирования.

Различие в сроке годности модификаторов определяют по их склонности к саморассыпанию следующим образом: по 1 кг каждого модификатора фракции 1-10 мм хранят в течение 30 сут на открытой площадке, ежедневно смачивая их водой, после чего определяют количество образовавшейся пыли, не пригодной к употреблению (фрак5 ция мене 1 мм), которое выражают в процентах по отношению к количеству пыли, образовавшейся у известного модификатора, принятому за 100 .

Формула изобретения

Модификатор, содержащий магний,кальций, барий, редкоземельные металлы, медь, марганец, углерод, кремний и железо, отличающийся тем, что, с целью

15 повышения кавитационно-эрозионной стойкости чугуна, степени усвоения и срока годности модификатора, он дополнительно содержит титан при следующем соотношении компонентов, мас. : магний 2,5 — 3,5;

20 кальций 1,0 — 2,0; барий 1,0 — 2,0; редкоземельные металлы 1,0 — 10,0; медь 16,0 — 30,0; марганец 0,1 — 0,5; углерод 0,1 — 0,3; титан

0,1 — 10,0; кремний 35,0-50,0; железо остальное.