Модификатор

 

Союз Советскмк

Соцмалмстмческиж

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 010379 (2! ) 2731050/22-02 (51) М

3 с присоединением заявки H9—

С 22 С 35/00

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 2312,80„бюллетень М 47

Дата опубликования описания 231280 (53) УДК 669. 15-198 (088. 8) В.Г.Горенко, И.Г.Раздобарин, В.Д.Краля, М.АД)в с, / 1

Ia

1 (72) Авторы изобретения

Институт проблем литья AH Украинской (7 t) Заявитель (54) МодифИКАтОР. 10-.20

10-20

0 5-6

3-15

Остальное

Марганец

Медь

Углерод

Барий

Кремний

Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в част ности к вопросу производства модификаторов и их использования для получения высокопрочных чугунов.

Известен модификатор (1) для чугуна следующего состава, вес.% °

Магний 5-17

Никель 5-30

Кремний 26-60

Редкоземельные металлы

Кальций

Углерод

Марганец

Медь

Железо

Однако высокое содержание кальция в известном составе модификатора прн его использовании для модифицирова10 ния чугуна в форме приводит в процес се реакции с металлом к зашлаковыванию поверхности модификатора и реакция взаимодействия модификатор— металл практически прекращается. Опт% тимальное содержание кальция в модификаторе для модифицирования s форме составляет не больше 2,4%, что установлено экспериментальным путем.

До 3

До 4

До 2

До 10

До 10

Остальное

Однако модификатор не обесПечи-. вает получение высокого уровня физико-механических свойств чугуна.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является чугун (21 следующего состава, вес.%:

Магний 5-10 .

Кальций 5-15. .Редкоземельные металлы 2-10

Железо 1-15

Никель 10-20

Кроме того, для модифицирования в форме нужно применять модификатор с размером фракций не более 10 мм.

Медь и никель в количествах 10-20%

25 ухудшают размельчение модификатора и способствуют стабилизации перлитной составляющей металлической матри цы, что приводит к уменьшению пластических свойств чугуна. Аналогично

30 ведет себя и марганец.

789622

При использовании известного модификатора в микроструктуре литого металла обнаруживается наличие структурносвободного цементита, что снижает пластические свойства и требует длительной термообработки.

Цель изобретения — разработка состава модификатора, преимущественно для получения нысокопрочного чугуна методом модифицирования чугуна в литейной форме, обеспечивающего увеличение количества графитовых включений и уменьшение их размеров, повышение упруго-пластических .. свойств чугуна в литом сосТоянии и ликвидацию термической обработки отливок. 1%

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемый модификатор дополнительно содержит алюминий и вольфрам при следующем соотношении компонентов, вес.%: Ю

Магний 5-10,0

Кальций 0,2-2,4

Р3М 0,1-5,0

Барий 0,5-3,0

Медь

Никель 0,1-3,0

Марганец 0,1-1,0

Углерод 0,2-2,0

Алюминий 0,2-8,0

Вольфрам 0,01-2,8

Кремний 45-70,0 ЗО

Железо Остальное.

Алюминий в составе модификатора в количестве 0,2-8% совместно с кальцием„ барчем и РЗМ способствует измельчению графитовых включений, 35 что приводит к стабилизации процесса модифицирования.

Ввод в состав модификатора вольфрама способствует росту числа графитовых включений и равномерному рас- 4ц пределению всех компонентов в модифицируемом чугуне в литом состоянии.

Предлагаемый способ иллюстрируется примером.

Чугун расплавляют н индукционной печи емкостью 30 кг. Модифицирование проводят непосредственно в литейной форме. Модификатор с размером фракций до б -мм вводят в количестве 1% от расхода жидкого чугуна на заливку формы. Одна стенка камеры с модифика- ® тором выполняется из листового кварцевого стекла, через которое наблюдают процесс растворения модификатора протекающим потоком чугуна. Получают следующий химический состав ис- 55 ходного чугуна, вес.%: 3,42-3,46 углерода, 1,87-1,92 кремния, 0,23-0,28 марганца, 0,03 серы и 0,09 фосфора.

Планку исходного чугуна проводят в дуговой электропечи ДСП-0,5. Температура заливки находится в пределах

1400-1430 С.

Для исследования структуры и механических свойств модифициронанного чугуна заливки берут трефовидные пробы и отливки с толщиной стенок от

5 до 40 мм.

В табл.1 приведены составы комплексных модификаторов, в табл.2 механические свойстна .и структура чугунов, модифицированных предлагаемым и известным составами.

Следует учесть, что механические свойства всех чугунов, модифицированных комплексными модификаторами, в сильной степени зависят от состава исходного чугуна, особенно от содержания в нем хрома, марганца, серы и фосфора. Увеличение их содержания в исхоцном чугуне резко понижает механические свойства модифицированных чугунов. Особенно отрицатель но влияет фосфор, хром на пластические свойства и ударную вязкость.

Микроструктура чугуна, модифицированного предлагаемым модификатором в образцах диаметром 30 мм ферритоперлитная с содержанием 10-15% перлита, а структура чугуна, модифицированного известным модификатором перлитно-ферритная с содержанием 10-18% феррита. Проверка предлагаемого состава чугуна показала его эффективность при получении чугуна с повышенными упруго-пластическими свойствами. Так, относительное удлинение повышается на 7%, а ударная вязкостьна б кгм/см при уменьшении тнердос2 ти на 80 HB. Получение высоких пластических свойств в литом состоянии позволяет исключить термическую обработку отливок.

Процесс модифицирования происходит спокойно, беэ прироэффекта и дымовыделения.

Предварительный расчет ожидаемого экономического эффекта от использования модификатора предлагаемого состава показывает, что за счет увеличения количества сфероидов графита на

1 мм2 в 2 раза, уменьшения их размеров .в 1,5 раза, увеличения относительного удлинения на 7% ударной вязкости на б кгм/см и ликвидации терми2 ческой обработки отливок он составит

35-40 руб. при-производстве 1 т отливок.

789622

;Таблица 1

Номер сос

Составы комплексных модификаторов, вес.Ъ

Hg Са Р3М Ва Cu Nt Ип . С АФ Ч Si тава

Известный

4,7 12„1 16,4 12,7

Осталь» ное

166

3,4

То же

11,2 18,7 11,2 15,2

Предлагаемы

0,5 .0,5 3,0 0,1

5,6

0,2 0;2 0,01 45

Остальное

То ж е

10 2,4 0,1 3,,0 1,0 0,1 1 0 2,0. 8,0 2,8 .70

7,5 0,8 2,3 1,7 0,4 1,2 0,3 1,8 4,8 1,8 49

262455

9 2 1 2 3,6 2 8 0 8 2 5 0 6.,6

° В

6,4 1,8 4,7 2,2 0,5 0,6 0,5 1,0. 0,7 1|1

Таблица 2, Известный состав

260

2,8

2,6.

2,5 225

90

Предлагаемый состав

180 190 30

8,6

9,3

9,0

10,0

31

8,7

9,6

9,4

8,4

9,5

8,5

6 — предел прочности на разрыв

6 — относительное удлинение а — ударная вязкость

HB — твердость ний и уменьшения их размеров, повыае- ния .упруго-пластических свойств чуеО гуна в литом состоянии, он дополнительно содержит алюминий и:вольфрам при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ|

Магний 5-1а,о

65 Кальций О, 2-.2,4

Формула изобретения

6 5 5,4 5,2

8,9 12,3 9,4

5 0|2 5

Модификатор, содержащий магний, кальций, редкоземельные металлы, барий, медь, никель, марганец, углерод железо и кремний, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью увеличения количества графитовых включе-, 175 197

182 195

185 190

178 193

789622

45-70,0

Остальное

Кремний

Железо

Составитель Т. Платицина

Редактор Т.Кугрышева Техред Н,Граб Корректор M. Коста

Эаказ 9005/31 Тираж 694 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редкоземельные металлы.

Барий

Медь . Никель

Марганец

Углерод

Алюминий

Вольфрам

0,1-5, О

0,5-3, О

0,1-1,0

0,1-3,0

0,1-1,0

0,2-2,О

0,2-8, О

О, 01-2, 8

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции 9 2152243, кл. С 22 С 35/00, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

9 559990, кл. С 22 С 35/00, 1977.