Способ модифицирования чугуна
Союз Советских
Социалистических
Республик
Оп ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ((633900 (61) Дополнительное к авт. свид-ву
Я (51) М. Кл (22) Заявлено 27.05.77 (21) 2488864/22-02 с присоединением заявки М (23) Приоритет (43) Опубликовано25.11.78.Бюллетень Хо 43
С 21 С 1/00
Государственный комитет
Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) У ДК 6 2 1. 7 45 (088.8) (45) Дата опубликования описания га.11.та
В. А. Ильинский и Н. Ф. Меньшиков (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ МОДИФИПИРОВАНИЯ ЧУГУНА
Изобретение относится к производству ковкого чугуна и найдет применение для ускорения отжига из белого чугуна и повышения его прочностных свойств.
При производстве отливок из ковкого чугуна, т. е, отливок, подвергающихся графитизируюшемуся отжигу по схеме: ледебурит + цементит -+ перлит — феррит +
+ графит или ледебурит -+- цементит -1- перлит перлит сфероидизированный + графит для ускорения графитизации и придания отливкам необходимых прочностных свойств широко применяют модифицирование металла.
Наиоольшее распространение в качестве модификаторов ковкого чугуна получили алюминий, бор, висмут или их комплексы, вводимые непосредственно в заливочный ковш в виде твердой, заранее расфасованной навески (1).
Указанные элементы требуют строгой дозировки при введении в жидкий металл, и модифицируюшее воздействие их заключается в образовании гетерофазных зародышей графита.
При диссоциации цементита, происходящей во время графитизирукпцего отжига, лп митпрую(цим звеном процесса. определяю(цим ool!Ióþ продолжительность отжпга, являе".ся диффузия атомов углерода к растущим графитовым вклктченцям и (отвод от включений атомов железа. Причем имеет место, так называемая, восходящая диффузия углерода, т.с. диффузия не в направл ill!i l градиента концснтраций, а в направлении градиента химического потенциала углерода, так как г.((.род дпффундирует нз области с малой концентрацией (Fe,С содержит 6.67 "/(!C) в область с практически
100%-ной концентрацией (графит).
На изменение х((мического потенциала углерода в расплавс и в закристаллизованном металле влияет только степень xlD(èческой неоднородности и, прежде всего, по кремнию и марганцу. При этом, естественно, чем меньше расстояние между зонами, имеюшими градиент концентраций по кремнию и марганцу, а, следов(тельно, и градиент химического потенциала углерода, тем больше в металле образуется графитовых включений и за меньший период времени, так как сократятся пути диффузии углерода к растущим графитовым центрам.
633900
Формула ueoopere>! u Ссставитель А. Кондратьев Техред Ск Луговая Корректор М., .Темник Тираж 674 Подписное P«,!актор Л. Лашкова Заказ 6713/26 П,!1ИИПИ Государственного комитета Совета Министров ССС! по делам изобретений и открытий! 3035, Москва, Ж-35, Раушская нао.. д. 4/5 Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул Проектная, 4 С этой точки зрения известные те;III«lecк>!е решения оказываются либо мало действенными, либо не эффективными вовсе даже при использовании плавящихся или p.lcтворя!ощихся в белом чугуне модификаторов мелкой фракции. Известен также способ моднфицированпя белого чугу!!а жидки..ч! серым чугуном, включающий введение в жидкий белый чугун 20%-ной добавки жидкого серого чугуйа (2) . Это приводит прежде всего к существенному изменению химического состава модифицированного чугуна и, как следствие, к изменению положения сплава на структурНоН диаграмме. Такие оольшие добавки модификатора и его химический состав обусловлены назначением известного способа — получить из белого чугуна или из половинчатого серый Iугун с пластинчатым графитом. Если известный модификатор ВВссТН в мсньшем количестве, например 3%, то эффект модифицирования не будет иметь честа. При !elle!I!le >ке его в рекомендованных количества., для модифицирования ковкого чугуна обязательно вызовет формирование пластинчатого гра<рита, а следовательно. и брак отливок, Су!цественным недостатком такого способа является необходимость I!меть для модифицирования основного металла большое количество расплавленного модификатора, что делает его, по меньшей мере, очень неудобным для массовогг или сеоииного производства. Hc;I изооретсния — сокращение времени l рафитпзацип отливок из белого чугуна и повышение физико-механических свойств меT е1. !л е!. Это достигается тем, что в исходный >кидкпй металл вводят 1 — 5 вес. /p расплавленного серого чугуна, содержащего кремния в 3,0 — 5,0 раз и углерода в 1,5 — 3,0 раза больше, чем в исходном белом чугуне. Кроче того, для дости>кения наилучших показателей в модифицирующу!о добавку вводят медь в коли честьс 3 — 5 вес. %. При таком модифицировании во всем обьеме металла создается чрсзвычайно большое количество зон с различныч содержанием элементов химического состава, в основном 81 и Мп. Эти микронеоднородности химического состава вызывают появлсн,!е градиента химического потенциала уг порода в микрообъемах и, как следствие, время графнтизации резко сокращается. П/>ад!ер. Исходный белый чугун, содержащий 2,24 /p С; 1 20 /р Sl; 0,58с/р Мт!: 0,18 /о Cr модифицируют тремя различив!к!и модификаторами: две фракции — жидким модификатором в количестве 2,5%, один из них дополнительно. содержит медь и одну фракцию — алюминием в количестве 0,03% для сравнения. Состав жидкого модификатора следующий: 3 35% С; 4 6% Si; 0 41о/о Ми, Во второй фракции к модификатору добавля!от медь в количестве 5,1%. Ввиду очень высокого содержания хрома графитизация сильно затормо>кена и при модифицировании алюминием после 4 час отжига при 950 С в структуре содержится до 20o/о карбидов. При модифицировании жидкой добавкой с медью графитизация практически завершается уже после 2 час отжпга. Жидкий модификатор без .,!еди оказался по своему действию несколько слабее, но значительно лучше, чем ал!оминий, Содер>канне карбидов после 2 час отжига не и р ев ы ш а ет 5 — 7о/о. Характер графита отжига, полученного с использованием жидкого модифицирования по предлагаемому способу, свидетельствует о более высоких прочностных свойствах х!одисрицнрованного металла по сравнению с обработанным алюм,IIIIIeil. 1. Способ модифицирования ч,туна, вклю aIoIllIIh обработку жидкого белого чугуна модифицирующим расплавом серого чугуна, от,гичающийся тем, что, с целью сокращеЗ ния времени графитизации из белого чугуна на ковкий, в исходный жидкий металл вводят 1 — 5 вес.% серого чугуна, содержащего кремния в 3,0 — 5,0 раз и углерода в 1,5 — 3,0 раза больше, чем в исходном белом 2. Способ по и. 1, oT,гичающийся тем, что в состав модифицирую!цего расплава серого чугуна вводят медь в количестве 3 — 5 вес. /о. Исто шики информации, принятые во вни45 мание при экспертизе: !. Криштал М. A., Титенский Э. Г. Свойства ковкого чугуна, М., «Металлургиздат», 1967, с. 19. 2. «.г1итейное производство», 1960, № 2, с. 15. 
