Модифицирующая смесь


 


Владельцы патента RU 2457256:

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ярославская государственная сельскохозяйственная академия (RU)

Изобретение относится к металлургии, в частности к модифицирующей смеси для обработки антифрикционного чугуна, используемой в литейном производстве. Смесь дополнительно содержит феррованадий, азотированный ферромарганец, ферроалюминий и ферросилиций при следующем соотношении компонентов, мас.%: окись меди 12-20; борная кислота 16-24; силикобарий 6-13; феррованадий 10-16; азотированный ферромарганец 9-12; ферроалюминий 12-20; ферросилиций 12-18. Изобретение позволяет повысить антифрикционные свойства модифицированного чугуна, при этом трещиностойкость чугуна составляет 3,8…5,5 мм. 2 табл.

 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к модифицирующей смеси для обработки антифрикционного чугуна доэвтектического состава, и может быть использовано в массовом производстве деталей моторной группы автотранспорта и других машиностроительных отливок.

Известна модифицирующая смесь (а.с. СССР №740837, С21С 1/00, 1980 г.), содержащая, мас.%:

Силикобарий 10-30
Силикомишметалл 10-30
Силикокальций 10-29
Известь 15-30
Магний 1-5
Корунд 5-10
Плавиковый шпат 5-10

Модифицирующие компоненты этой смеси недостаточно усваиваются расплавом и не обеспечивают повышение износостойкости, антикоррозионных и эксплуатационных свойств чугунов в отливках.

Известна также модифицирующая смесь для чугунов (Патент ПНР №113556, С22С 35/00, 1982 г.) следующего состава мас.%:

Ферросилиций 60-80
Силикокальций 10-30
Флюс или графит 1-20

Известная смесь не обеспечивает существенного измельчения структуры и повышения механических, служебных свойств и трещиностойкости чугуна в отливках.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является модифицирующая смесь для чугуна (SU 1232688 А1, С21С 1/10, 23.05.1986), содержащая карбидообразующую составляющую, графитизирующую составляющую и борную кислоту, отличающуюся тем, что, с целью повышения механических свойств чугуна и сокращения продолжительности его отжига, она в качестве карбидообразующей составляющей содержит в совокупности борную кислоту и окись меди, а в качестве графитизирующей - силикобарий, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Окись меди 20-30
Борная кислота 50-60
Силикобарий 10-30

При использовании этой модификации чугуна отмечаются недостаточные антифрикционные свойства и трещиностойкость.

Задачей изобретения является повышение антифрикционных свойств и трещиностойкости модифицированного чугуна в отливках.

Поставленную задачу решает модифицирующая смесь для обработки антифрикционного чугуна, содержащая карбидообразующую составляющую (силикобарий) и графитизирующую, содержащую в совокупности борную кислоту и окись меди, при этом дополнительно содержит феррованадий, азотированный ферромарганец, ферроалюминий и ферросилиций при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Окись меди 12-20
Борная кислота 16-24
Силикобарий 6-13
Феррованадий 10-16
Азотированный ферромарганец 9-12
Ферроалюминий 12-20
Ферросилиций 12-18

Проведенный анализ предложенного технического решения показал, что на данный момент неизвестны технические решения, в которых были бы отражены указанные отличия. Кроме того, указанные признаки являются необходимыми и достаточными для достижения положительного эффекта, указанного в задаче изобретения.

Дополнительное введение в состав модифицирующей смеси феррованадия обеспечивает повышение дисперсности структуры, твердости чугуна и стабильности изотропной структуры, антифрикционных свойств и прочности чугуна, что способствует увеличению износостойкости, стойкости к пробуксовке и эксплуатационных свойств. Микролегирующий эффект феррованадия при его содержании до 10 мас.% недостаточен, не обеспечивается получение дисперсной изотропной структуры и повышение твердости, износостойкости и антифрикционных свойств чугуна, а при концентрации феррованадия более 16 мас.% увеличивается содержание карбидов ванадия по границам зерен, снижаются механические и антифрикционные свойства, трещиностойкость и износостойкость.

Содержание борной кислоты в модифицирующей смеси снижено 16-24 мас.%, так как при более высоком ее содержании снижаются характеристики антифрикционных свойств и трещиностойкости. При ее содержании до 16 мас.% недостаточны механические свойства чугуна.

Дополнительное введение ферросилиция стабилизирует процесс модифицирования и способствует измельчению структуры чугуна, повышению трещиностойкости, пластических и технологических свойств. При концентрации его до 12 мас.% снижаются графитизирующая способность смеси и стойкость модифицированного чугуна к образованию горячих трещин, задира при трении. А при концентрации его более 13 мас.% снижаются характеристики однородности структуры, пластичности, износостойкости и технологических свойств.

Ферроалюминий повышает трещиностойкость, стабильность коэффициента трения и технологических свойств модифицированных чугунов. Его содержание в смеси на нижнем пределе составляет 12 мас.%, выше которого улучшается однородность структуры, а ниже которого - ухудшаются антифрикционные и пластические свойства. При концентрации его более 20% характеристики технологических свойств, пластичности и эксплуатационных свойств чугуна снижаются.

Введение окиси меди в количестве 12…20 мас.% измельчает структуру чугуна, снижает коэффициент трения, повышает стойкость к задиру и технологические свойства. При концентрации окиси меди до 12 мас.% коэффициент трения, стойкость к задиру и технологические свойства недостаточны. Повышение содержания ее более 20 мас.% приводит усилению ликвации и снижению однородности структуры, предела выносливости при изгибе, технологических и эксплуатационных свойств в отливках.

Азотированный ферромарганец оказывает легирующее влияние и повышает модифицирующую способность смеси, измельчая зерно чугуна в отливках, повышает пластичность и технологические свойства. При концентрации его менее 9 мас.% модифицирующий эффект смеси недостаточен и технологические свойства чугуна низкие, а при увеличении его концентрации более верхних пределов увеличивается концентрация неметаллических включений по границам зерен и снижаются характеристики пластичности, трещиностойкости и эксплуатационных свойств.

Силикобарий оказывает раскисляющее и модифицирующее действие, повышая технологические свойства, трещиностойкость и пластичность. Верхний предел концентрации его 13 мас.% обусловлен увеличением угара и пористости, снижением стойкости к межкристаллитной коррозии, износостойкости и упруго-пластических свойств. При снижении концентрации его менее 6 мас.% ухудшается раскисляющая способность и снижаются однородность структуры, технологические и эксплуатационные свойства чугуна в отливках.

Модифицирующую смесь получают механическим смешиванием окиси меди, борной кислоты и силикобария с измельченными до фракции 0,5…5 мм ферросплавами. Модифицирующие смеси, перемешанные в течение 2…3 мин в бегунах, вводят в раздаточные ковши перед заливкой в них расплавленного чугуна в упакованном виде: в бумажных или полиэтиленовых пакетах, или в спрессованных цилиндрических таблетках в количестве 0,5% от массы заливаемого чугуна.

Составы модифицирующих смесей, использованных при опытных плавках чугуна, приведены в табл.1. В опытах использованы феррованадий ФВд50У0,6; ферромарганец ФМн78Н; ферроалюминий ФАл50 и ферросилиций ФС 75.

Опытные плавки чугуна, содержащего мас.%: 2,9…3,1 С; 1,8…2,0 Si; 0,5 Мп; 0,6 Сr; 0,06 Р и 0,1 S, производили в коксовых вагранках производительностью 5 т/ч с копильником. Выпуск чугуна из копильника в раздаточный ковш производили при температуре 1380…1410°С.

В табл.2 приведены механические и технологические свойства чугунов, полученные на стандартных цилиндрических образцах, технологических пробах и отдельных отливках.

Оценку коэффициента трения и износостойкости производили на кольцевых образцах на машине трения УМТ-1М в условиях установившегося режима трения.

Трещиностойкость определяли на звездообразных технологических пробах высотой 146 мм по общей суммарной длине трещин.

Как видно из таблицы 2, при модифицировании чугуна предложенной модифицирующей смесью в сравнении с известной достигается повышение трещиностойкости, износостойкости и антифрикционных свойств.

Таблица 1
Смесь Содержание компонентов в модифицирующей смеси, мас.%
Окись меди Борная кислота Силикобарий Феррованадий Ферроалюминий Азотированный ферромарганец Ферросилиций
1 31 13 5 9 25 7 10
2 20 16 13 10 20 9 12
3 16 20 10 14 15 10 15
4 12 24 6 16 12 12 18
5 10 26 14 17 1 13 19
6 26 54 20 - - - -
Изв
Таблица 2
Смесь Кол-во присадки от массы чугуна, Предел выносливости при изгибе, Контактная выносливость, Ударная вязкость, Средний износ при трении, Коэффициент трения Трещиностойкость,
мас.% МПа МПа Дж/см2 Г/м2·Гс мм
1 0,5 542 522 23 385 0,47 6,6
2 0,5 553 525 25 340 0,41 5,5
3 0,5 575 540 30 321 0,45 4,2
4 0,5 568 534 28 338 0,46 3,8
5 0,5 546 520 24 373 0,48 6,2
6 0,5 540 518 22 391 0,52 7,1
(изв)

Модифицирующая смесь для обработки антифрикционного чугуна, содержащая окись меди, борную кислоту и силикобарий, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит феррованадий, азотированный ферромарганец, ферроалюминий и ферросилиций при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Окись меди 12-20
Борная кислота 16-24
Силикобарий 6-13
Феррованадий 10-16
Азотированный ферромарганец 9-12
Ферроалюминий 12-20
Ферросилиций 12-18


 

Похожие патенты:
Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в сталеплавильном производстве для раскисления, модифицирования и рафинирования сталей, сплавов и чугунов.
Изобретение относится к области литейного производства, в частности к составам модификаторов, используемых в производстве легированного чугуна с шаровидным графитом.

Изобретение относится к способу влияния на свойства чугуна посредством добавки магния к расплаву чугуна и сенсору для измерения содержания кислорода в расплаве чугуна в этом способе.

Изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано в литейном производстве для модифицирования чугуна и силумина. .

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в машиностроении и тракторостроении при производстве отливок из чугуна с перлитной структурой металлической основы.

Изобретение относится к металлургии, в частности к флюсам, используемым для обработки ванадийсодержащих чугунов. .

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам производства чугуна с вермикулярным графитом. .

Изобретение относится к металлургии, а именно к получению ковкого чугуна. .

Изобретение относится к металлургической промышленности, в частности к устройствам для контроля количества жидкого металла в миксере, и может быть использовано в сталеплавильных цехах металлургических заводов.
Изобретение относится к металлургии, в частности к способу получения чугуна с шаровидным графитом. .
Изобретение относится к металлургии алюминиевых сплавов и может быть использовано для изготовления катанки электротехнического назначения, деформированных полуфабрикатов, используемых в строительстве, машиностроении и других областях народного хозяйства
Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для легирования чугуна марганцем

Изобретение относится к металлургии

Изобретение относится к области металлургии, в частности к смесям для микролегирования и модифицирования высокопрочных чугунов, работающих в условиях абразивного и фрикционного изнашивания, используемых для изготовления литых деталей механизмов трения

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к обработке металлического расплава рафинирующим шлаком
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в машиностроении и тракторостроении для изготовления деталей повышенной прочности, например коленчатые валы автомобилей

Изобретение относится к области металлургии, в частности к созданию сплава с цирконием и титаном для рафинирования, микролегирования и раскисления стали и чугуна

Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности к получению чугуна с высоким содержанием углерода. Способ включает выплавку исходного расплава чугуна в печи, инжекционный ввод науглероживателя и выпуск расплава металла, при этом выплавку исходного расплава чугуна в электродуговых, индукционных печах или в газовых вагранках с копильником осуществляют перегрев расплава при температуре выше температуры ликвидуса на 10…400°С и используют науглероживатель с расположенными на его поверхности наноструктурированными частицами графита с размером 0,00001…0,01 мкм и в количестве 0,0001-0,01%, обеспечивающем образование заданной концентрации центров зарождения графитной фазы. Изобретение обеспечивает получение железоуглеродистого сплава с высокими физико-механическими свойствами, высокой степенью науглероживания, длительным эффектом сохранения степени науглероживания, отсутствием пироэффекта, а также улучшает экологические условия производства чугуна. 1 табл.
Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при получении высокопрочных чугунов с шаровидным или вермикулярным графитом. Способ включает расплавление шихты в плавильном агрегате, температурную обработку расплава при 1300…1650°С, при этом при получении чугуна с шаровидным графитом первичное модифицирование проводят наноструктурированным науглероживателем в количестве 0,10…0,25% от массы расплава, а вторичное сфероидизирующее модифицирование осуществляют модификатором, содержащим 5…7% магния, в количестве 1,2…2,0% от массы расплава, а при получении чугуна с вермикулярным графитом первичное модифицирование проводят наноструктурированным науглероживателем в количестве 0,10…0,25% от массы расплава, а вторичное вермикуляризирующее модифицирование осуществляют модификатором, содержащим 3…5% магния и 3…6% редкоземельных элементов, в количестве 0,3…0,8% от массы расплава. Изобретение позволяет получить высокопрочный чугун для массового литья изделий с повышенными физико-механическими свойствами. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Наверх