Модификатор

 

О П И С А Н И Е (п) 572525

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07.04.76 (21) 2345774/02 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.09.77. Бюллетень ¹ 34

Дата опубликования описания 27.09.77 (51) М. Кл. С 22С 35/00

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР па делам изобретений и открытий (53) УДК 669.15 26 74 782 784 893 777-198 (088.8) (72) Авторы изобретения В. Г. Горенко, И, Г. Раздобарин, В, Л. Конопацкий и В. Ф. Дурандин (71) Заявитель

Институт проблем литья АН Украинской ССР (54) МОДИФИКАТОР

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к ферро сплавному производству и получению сплавов.

Для получения отливок из чугуна с повышенными физико-механическими свойствами применяется внепечная обработка жидкого металла различными легирующе-модифицирующими сплавами. Известен сплав для обработки чугуна, содержащий следующие количества компонентов, вес. /а..

Хром 35,0 — 45,0

Кремний 20,0 — 28,0

Марганец 5,0 — 15,0

Кальций 0,1 — 5,0 железо Остальное fl j

Внепечная обработка жидкого металла этим сплавом позволяет получать отливки с повышенными физико-механическими свойствами. Однако при использовании известного состава невозможно получить в отливках с различными толщинами стенок равномерные прочностные свойства и однородную структуру

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является модификатор следующего химического состава, вес. :

Хром 25,0 — 30,0

Марганец 26,0 — 32,0

Кремний 21,0 — 27,0

Углерод 1,3 — 2,1 железо Остальное (2)

Обработка чугунов этими модификаторами дает положительные результаты при использовании полученных чугунов для изготовления отливок с разницей в толщинах стенок не более 2,5 — 3,5 раз. При наличии в разностенных отливках стенок и перегородок толщиной меньше 10 мм в тонких сечениях возможно появление трещин. В модификаторе приведенного состава содержание легирующих элементов (хрома, марганца) является оптимальным, однако количество модифицирующих элементов недостаточно.

Целью изобретения является повышение механических свойств чугуна.

Указанная цель достигается тем, что модификатор, содержащий хром, марганец, кремний, углерод и железо, дополнительно содержит барий и теллур при следующем соотношении компонентов, вес. .

Хром 30,0 — 55,0

Кремний 25,0 — 42,0

Марганец 0,01 — 5,0

Углерод 0,2 — 2,2

Барий 0,001 — 6,0

Теллур 0,001 — 2,5 железо Остальное

Пределы по содержанию хрома в сплаве

30 30,0 — 55,0 /а выбраны по следующим соо6ра572525

15

Таблица 1

Химический состав, вес. ч, Те

Сплав

Ва

Ре

Мп

Остальное

1,42

2,18

2,03

0,96

30,4

2,1

4,2

2,6

26,4

26,9

41,3

28,3

27,3

30,9

36,4

51,7

1 11

IV

4,6

0,8

5,8

2,3

1,1

0,8

3 жениям. Хром в чугуне является перлитообразующим элементом и в сочетании.с графитизирующими и модифицирующими элементами позволяет значительно улучшить микроструктуру и повысить физико-механические свойства металла. Нижний предел по содержанию хрома (30,0%) требуется в сплаве, идущем для изготовления тонкостенных чугунных отливок, а верхний (55,0%) — при изготовлении толстостенных отливок большого веса. При содержании в сплаве хрома меньше

30,0% его действие на свойства чугуна уменьшается, а при содержании хрома больше

55,0% появляется структурно свободный цементит.

Кремний введен в состав сплава с целью частичной нейтрализации карбидообразующего и графитизирующего его действия на чугун. Нижний предел по содержанию кремния (25,0%) в модификаторе следует применять в случае, когда содержание хрома в нем находится на нижнем пределе и когда содержание углерода в обрабатываемом исходном чугуне находится на верхнем пределе. При содержании кремния в модификаторе меньше 25,0%

его действие на чугун малоэффективно. Верхний предел по кремнию (42,0%) используется в случае, когда содержание хрома в модификаторе находится на верхнем пределе и когда в обрабатываемом чугуне низкое содержание углерода.

При повышении верхнего предела по кремнию растет величина графитовых включений и снижаются физико-механические свойства обрабатываемого чугуна.

Введение в состав сплава марганца вызвано необходимостью снижения температуры плавления сплава, повышения его усвоения с целью улучшения микроструктуры и свойств обрабатываемых чугунов. При содержании марганца в сплаве меньше 0,01% свойства обрабатываемого чугуна не улучшаются. Положительное действие проявляется при содержании марганца в сплаве до 5,0%. При содержании больше 5,0% наблюдается незначительное повышение упругопластических и прочностных свойств обрабатываемых чугунов.

Для обработки использовали исходный чугун состава, вес. %: 3,21 углерода; 1,57 кремния; 0,73 марганца; 0,06 серы; 0,11 фосфора; железо — остальное. Чугун плавился в печи

МПП-102. После введения в порцию металла

Содержание углерода в модификаторе по нижнему пределу (0,2%) определяется условиями выплавки в промышленных печах и составом шихтовых материалов, а содержание по верхнему пределу (2,2%) необходимо для уменьшения температуры плавления сплава с целью лучшего усвоения его чугуном.

Дополнительное введение в состав модификатора теллура и бария необходимо для повышения квазиизотропности чугуна в тонких и толстых сечениях отливок, улучшения микроструктуры, увеличения дисперсности перлита и повышения физико-механических свойств металла.

Теллур в чугуне способствует повышению дисперсности первичной микроструктуры и приводит к значительному увеличению прочностных свойств, особенно в толстых сечениях отливок. При изготовлении тонкостенных отливок и содержании других легирующих и модифицирующих элементов количество теллура в сплаве может составлять 0,001 При меньшем его содержании свойства обрабатываемого чугуна не изменяются. В случае изготовления толстостенных отливок содержание теллура должно находиться на верхнем пределе (2,5%). При содержании его больше

2,5% возможно образование структурно свободного цементита.

Присутствие в сплаве бария необходимо для повышения модифицирующего действия сплава с целью уменьшения карбидообразующей способности хрома и теллура. Барий как модификатор действует сильнее кремния. Кроме того, его действие благоприятно сказывается на уменьшении квазиизотропности чугуна, на повышении упруго-пластических и прочностных свойств обрабатываемых чугунов. При содержании бария в сплаве меньше

0,001% его действие как модификатора недостаточно, а при содержании его больше 6,0% дальнейшее повышение свойств не наблюдается.

Было выплавлено четыре сплава, химический состав которых представлен в табл. 1, 1 — известный модификатор (2).

0,8% присадки были отлиты опытные образцы диаметром 30 мм и длиной 300 мм. Всего было отлито пять видов образцов: один из исходного чугуна и четыре с использованием присадок. Физико-механические свойства чу572525

Таблица 2

Твердость НВ

1 кг/ммл

Стрела прогиба, мм

Предел прочности на изгиб, кг/мм

Предел прочности, кг/ммв

Чугун

Исходный

II

III

187

209

212

220

44,2 — 45,4

46,3 — 48,4

50,4 — 53,2

49,8 — 52,7

53,6 — 54,3

18,3 — 20,1

20,9 — 21,8

23,7 — 24,6

23,1 — 24,2

23,8 — 25,4

3,0

3,0

3,1

3,0

2,9

Формула изобретения

Составитель Г. Дудик

Редактор Е. Хорина

Техред И. Михайлова

Корректор Л. Котова

Заказ 2097/14 Изд. Ы 727 Тиран 778

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2 гуна, исходного и обработанного различными присадками, представлены в табл. 2.

Металлографические исследования показали, что обработка всеми присадками позволяет получить перлитную металлическую матрицу. Кроме того, если при обработке чугуна

При использовании для обработки чугуна известного модификатора содержание газов в чугуне не изменяется или повышается на 4—

8 /о, при использовании предлагаемого модификатора оно снижается на 25 — 40%.

Содержание серы в чугуне, обработанном модификаторами II, III и IV, снижается на

30 — 40 /о и составляет 0,03 — 0,04 /о.

Модификатор, содержащий хром, марганец, кремний, углерод и железо, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения механических свойств чугуна, он дополнительно содержит сплавом-прототипом наблюдается незначителы1ое изменение формы и размеров графитовых включений, то при использовании состава II, III u IV наблюдается уменьшение размеров графитовых включений, что приводит к повышению механических свойств чугуна. барий и теллур при следующем соотношении компонентов, вес. %.

Хром 30,0 — 55,0

10 Марганец 0,01 — 5,0

Кремний 25,0 — 42,0

Углерод 0,2 — 2,2

Барий 0,001 — 6,0

Теллур 0,001 — 2,5

15 Железо Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Мв 404888, кл. С 22С 35/00, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР Мв 360391, кл. С 22С 37/06, 1972.