Модификатор

 

Союз Советскнк

Соцналнстнческнв

Реслублнк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ („)742479 (61) Дополнительное к «вт. свил-ву (22) Заявлено 10.01.78 (2 I ) 2567706/22-02 г (5l ) М. Кл.

С 22 С 35/00 с присоединением заявки .%—

Гоеударетвенный комитет

СССР (28) Приоритет

IIo делам изобретений н открытий

Опубликовано 25.06.80. Бюллетень .%23 (53) УДК669.15-198 (088.8) Дата опубликования описания 25.06.80

В. Г. Горенко, И. Г. Раздобарин, В. Д. Краля, А. А. Шейко и А. В. Клибус (72) Авторы изобретения

Институт проблем литья АН Украинский CCP (7I) Заявитель (54) МОДИФИКАТОР

1,5 -- 3,5

03 -- 25

0.01 — 2,3

Остальное

Изобретение относится к ферросплавному и литейному производству, в частности к вопросам производства модификаторов и их использования для получения чугуна с шаровидной формой графита.

Известен модификатор для производства высокопрочного чугуна следующего состава, вес.%:

Кремний 5 — 15

Кальций 2 — 8

1О

Магний 6 — 15

Марганец 1 — 10

Редкоземельные металлы 0,8 — 2

Алюминий 0,1 — 1,5 . Медь Остальное (1) .

Недостатком данного модификатора является относительно высокое содержание в нем кальция и марганца,а также недостаточное его графитизирующее действие иэ-за отсутствия в составе сильных элементов-графитизаторов. Укаэанные обстоятельства исключают возможность получения высокопрочного чугуна с повышенными физико-механическими свойствами. Высокая концентрация кальция приводит к заметному ошлаковыванню модификатора тутоплавкими окислами при вводе. в жидкий чугун и ухудшению усвоения компонентов модифицнруемым расплавом. Высокое содержание марганца и кремния способствует кристаллизации чугуна по метастабильной системе и получению литья с низкой ударно-циклической прочностью.

Целью данного изобретения является разработка состава модификатора, обеспечивающего улучшение микроструктуры и повышение физико механических свойств чугуна, особенно ударноцшслической прочности.

Поставленная цель достигается тем, что в состав модификатора введены бериллий, торий и никель при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Медь 20,0 — 35 0

Алюминий 20 -- 4,5

Магний 45 -- 12,5

Редкоземельные металлы

Бериллий

Торий

Никель

Таблица 1

Химический состав модификаторов

12,3

Кремний

6,8

Кальций

7,4

3 7424

Медь вводится в состав модификатора. с целью повышения жидкотекучести чугуна и стабилизации перлита в его микроструктуре.

При содержании в модификаторе меньше

20,0% меди его влияние на повышение жидкотекучести чугуна незначительно. В то же время . повышение содержания меди больше 35,0% приводит к ее ликвидации по границам первичных зерен и снижению прочностных свойств при растяжении и ударно-циклических испытаниях. 10

Ввод в состав модификатора алюминия способствует повышению его модифицирующего действия и позволяет получить в микроструктуре чугуна перлито-ферритную металлическую матрицу без структурно свободного цементита. ts

При содержании в модификаторе алюминия меньше 2,0% его влияние на микроструктуру чугуна мало ощутимо, а при содержании алюминия больше 4,5% он образует в чугуне плены, которые снижают физико-механические свой- эп ства чугуна.

Магний вводится в состав модификатора с целью получения шаровидной формы графита в микроструктуре чугуна. При содержании магния меньше 4,5% в микроструктуре чугуна 25 получается смешанный графит, что обуславливает низкие физико-механические свойства. При увеличении в модификаторе количества магния больше 12,5% наблюдается его пониженное усвоение и кипение чугуна в результате интен- 36 сивного испаоения магния. что может приводить к образованию газовых раковин в отливках. р3М введены для десульфурации óàà и стабилизации модифицирующего действия элементов модификатора. Положительное действие РЗМ в модификаторе предлагаемого состава проявляется, когда концентрация их составляет не ниже 1,5%.

Верхний предел содержания Р3М 3,5% обуславлен тем, что при больших концентра40 циях они начинают оказывать стабилизирующее действие, что приводит к появлению цементита.

Бериллий и торий введены в состав модификатора как дополнительные модифицирующие, 45 рафинирующие и графитизирующие элементы.

79. 4

Особенно эффективно их влияние при вводе в комплексе с легируницими злементами— медью, никелем и др. При этом повышается растворимость указанных элементов в металлической основе чугуна и в значительной степени предотвращается химическое взаимодействие с углеродом. В реэульrare чугун кристаллизуется без отбела, обладая высокими физико-механическими свойствами, особенно ударно-циклической прочностью.

Нижний предел по содержанию бериллия обусловлен тем, что модифицирующее действие его начинает проявляться в модификаторе предложенного состава, при концентрации не ниже 0,3%.

Верхний предел 2,3% обусловлен тем, что при больших концентрациях он начинает оказывать стабилизирующее действие. Это приводит к появлению цементита.

Нинапй предел содержания тория 0,01% обус повлек тем, что при меньшей его.концентрации в модификаторе он не оказывает заметного влияния на свойства чугуна. При содержании тория в модификаторе больше 2,3% возрастает скорость кристаллизации чугуна, в результате чего в структуре. металлической основы появляются участки цементита, что снижает пластические свойства чугуна.

Никелевая основа модификатора выбрана для повышения ее удельного веса и благоприятным влиянием на упруго-пластические свойства обрабатываемых чугунов, особенно повышающего ударно-циклическую прочность чугунов в широком диапазоне температур.

Для оценки эффективности модификатора предложенного состава были проведены сйециаль. ные опытные плавки. Модификаторы выплавляли в лабораторных условиях. Плавку осуществляли в печи Таммона, в которую устанавливали вакуумную с огнеупорным тиглем, содержащим исходные шихтовые материалы. Выплавка модификаторов производилась в атмосфере аргона под небольштм избыточным давлением. Вес ппавки 2 кг.

В табл. 1 приведены составы выплавленных модификаторов.

742479

Продолжение табл. 1

7 8 9

3 4- !э 6

Магний

8,1

3,5 4,45

4,5 7,3 9,2 10,7 12,5 12 8

Марганец

2,3

9,1

Р3М

0,95

1,67 1,43 3,5 3,2 2,83 1 68 1,5 3,6

Алюминий 0,82 . 1,37 1,87 2,0 3,7 2,8 4,1 4,5

4,7

Ост. 19,3 20,0 25,6 31,8 22,3 35,0 35,9

Ост.

Медь

Бериллий

0,28 2,5 0,62 1,83 2,42 0,3 2,63

Торий

0,23 0,01 0,29 2,25 1,76 2,3 2,45

Никель — Ост. Ост. Ост. Ост. Ост. Ост. Ост. кель следы, сера 0,03; фосфор 0,012; железо остальное.

Выплавленный исходный чугун разливали на девять порций по 17 кг. С целью предотвращения испарения и образования вредных окислов, модификаторы вводили на дно заполненного ковша.

Для исследования структуры и механических свойств чутуна отливали клиновые, трефовидные пробы и образцы диаметром 10 мм.

Из приведенных данных видно, что модификаторы плавок T и П соответствуют известному составу. В модификаторе плавки Ш содержание элементов несколько ниже, чем это предусмотрено нижними пределами предложенного состава, а в модификаторе плавки 1Х вЂ” не- . сколько превышает их верхние пределы.

Модификаторы плавок IV — .Ч11! соответствуют предлагаемому составу.

Для модифицирования выплавляли чугун в индукционной печи емкостью 150 кг следующего химического состава, вес.%: углерод 3,42; кремний 2,08; марганец 0,27; хром 0,04; ниМеханические свойства исследованных образцов приведены в табл. 2.

Таблица 2

Механические свойства модифицированного чугуна в питом состоянии

270

2,1

1,7

46,8

68,3

260

1,9

47,5

70,2

4,7

240

55,4

76,5

742479

Продолжение эабп. 2

82,4

62,1

250

3,2

81,3

220

62,3

5,7

8,4

2,8

80,4

59,4

6,1

210

Vll

81,9

60,3 6,0

9,2

210

2,0

Vll l

84,6

62,7 5,8

8,6

1,6

82,2

61,4 5,6

7,4

230

1,5

Иэ данных табл. 2 видно, что, благодаря вводу в состав модификатора тория, бериллия и никеля, значительно повышаются упругопластические свойства модифицированных чугунов.

Предел прочности увеличивается с 70,2 до

84,6 кг/мм, предел текучести с 47,5 до

62,7 кг/мм относительное удлинение с 1,9 до

60% ударная вязкость с 2,3 до 9,3 кГм/см .

Модификатор, содержаций медь, алюминий, магний и редкоземельные металлы, о т л эсч а ю шийся тем, что, с целью повышения физико-механических свойств чутуна, осоСоставитель Т. Платицина

Техред О. Андрейко Корректор Ю. Макаренко

Редактор 3. Шубенко

Заказ 3589/7

Тираж 694

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ПП "Патент", г.ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения бенно ударно-циклической прочности, он дополнительно содержит бериллий, торий и никель, при следующем соотношении компонентов,. вес.%:

Медь 20,0 — 35,0

Алюминий 2,0 — 4ф

Магний 4,5 — 12,5

Редкоземельные металлы 1,5 — 3,5

Бериллий 0,3 — 2,5

Торий 0,01 — 2,3

Никель Остальное

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР N 418552, кл. С 22 С 35/00, 1972.