Смесь для микролегирования серого чугуна
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советскнх
Соцналнстнческнх
Республнк
1 т ЩЬ.:
///- .г, .. :Ф",.
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свмд-ву(22) Заявлено 27. 0:. 81 (21) 326.4351/22-02 (51) М. КЛ.
С 22 С 35/00 с присоединением заявки ¹ (23) ПриоритетI oñóëàðñòâåHíûé комитет
СССР ио лелам .изобретений и открытий
Опубликовано 300882. Бюллетень ¹ 32 (53) УДК 621. 745.
° 3 (088. 8) Дата опубликования описания 30.0882
Н.П..Жаботинский, Ю.Н. Цопик, Л.В. Шаульский,., Э.Ф. Мордвинов и С. В. Кривцов
L
1 т (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 ) СМЕСЬ . ДЛЯ МИКРОЛЕГИРОВАНИЯ СЕРОГО
ЧУГУНА
Изобретение относится к металлургии сплавов, а именно к. микролегированию чугунов и сталей.
Известные составы смесей для микролегирования серого чугуна в разливочных ковшах сурьмой, оловом, бором и другими элементами-позволяют в определенной мере повысить механические и эксплуатационные свойства отливок .
Наиболее близким к предлагаемому является состав смеси для микролегирования серого чугуна, содержащий сурьму 10-60% и ферросилиций
90-40% (1) .
Микролегирование серого чугуна этой смесью способствует перлитизации матрицы чугуна, повышению твердости.
Однако повышение остаточного содержания сурьмы в чугуне свыше 0,10% . приводит к снижению пластичности чугуна. Образование в отливках полностью перлитной структуры и твердых включений, расположенных по границам зерен, снижает стрелу прогиба чугуна и приводит к его охрупчиванию. Кроме того, такая смесь не позволяет в достаточной степени изменять размеры включений графита, величину эвтектических зерен в процессе кристаллизации и затвердевания серого чугуна, изменять дисперсность структуры составляющих чугуна (перлита), а следовательно, и повысить его термостойкость.
Цель изобретения — создание такой смеси, которая позволила бы повысить термостойкость отливок из серого чугуна и физико-механические свойства путем образования однородной . мелкодисперсной микроструктуры после обработки серого чугуна.
Поставленная цель достигается тем, что в состав смеси, содержащей сурьму и ферросилиций, дополнительно введен медный порошок, криолит и плавиковый шпат при следующем соотношении компонентов, мас.%:
20 Сурьма 38,0-45,0
Медный порошок 35,0-40,0
Криолит 1,5-3,0
Плавиковый
25 шпат 1,0-3,0
Ферросилиций Остальное
Наличие сурыы в смеси для микролегирования способствует образованию перлитной структуры серого чугуна, 30 повышению прочностных характеристик.
954478
Введение медного порошка, имеющего температуру плавления - 1083 С, вызывает на стадии кристаллизации и затвердевания некоторое суспензионное переохлаждение сплава за счет равномерного распределения микрочастиц- 5 холодильников медного пдрошка во всем объеме отливки.. Снижение температуры перегрева чугуна.за счет расплавле ния порошка меди, а следовательно, сокращение времени затвердевания отлив-!О ки приводит к образованию дисперсных первичных фаз серого чугуна: эвтектических зерен и дендритов предэвтекти. ческого аустенита, При этом заметно уменьшаются размеры включений графи- д та по сравнению с чугуном, обработанным известными смесями, а дисперсность перлита в микроструктуре отливки яв-, ляется практически одинаковой по всем сечениям. Ю
Пластические свойства чугуна повышаются как за счет образования мелкодисперсной микроструктуры, так и за счет наличия в чугуне остаточного количества меди — элемента, способствующего повышению пластичности чугу- на.
Термостойкость .чугуна, обработанного смесью указанного состава, повышается за счет уменьшения протяженности границ зерен и надрезывающего влияЖ ния включений графита, по которым происходит окисление, разгар и pKs= 1 рушение основной матрицы чугуна. Одновременно медь является элементом, заметно тормозящим распад перлита в чугуне при нагреве матрицы до температуры 550-720 С, что соответственно повышает его термостойкость.
При обработке серого чугуна смесью указанного состава образующиеся окис-40 лы кремния, сурьмы, меди в присутствии плавикового шпата снижают кине- . матическую вязкость и под действием давления выделяющихся газов фтора и криолита, достигающего ЗКТС/см г. всплывают на поверхность металла и удаляются механическим путем вмес- . те со шлаком.
Пример. .Для микролегирования серого чугуна следующего химсостава, мас.Ъ: С 3,38, Si 2,24, .IMn 0,8, Р 0,12, $ 0,10, Cr 0,10, Ni 0,12 применяют смесь, состоящую иэ сурыаи
Марии Су2 ГОСТ 1083-62, порошок медный марки ПМС-2 ГОСТ 4960-68, криолит искусственный технический
ГОСТ 1051-73, плавиковый шпат и смесь известного состава. Для всех составов смесей применяют ферросилиций марки ФС 75. Составы смесей для микролегирования серого чугуна приведены в, табл. 1 „
Для обработки серого чугуна порошковая смесь помещается на дно разливочного ковша в количестве 0,2Ъ.
Разливка чугуна для механических испытаний производится в сухие формы из стержневой смеси по ГОСТ
2055-43, а отбор проб чугуна для
ыеталлографического анализа микроструктуры производится согласно
ГОСТ 3443-57.
Результаты механических испытаний чугунов приведены в табл. 2.
Микроструктура исследуемых чугунов определялась на микроскопе
МИМ-7 при увеличениях 120, 400, 500.
Результаты исследования микроструктуры приведены в табл. 3.
Исследование окалиностойкости серого чугуна, обработанного различными составами смесей, производится путем нагрева до 800 С и охлаждением на воздухе. образцов прямоугольного сечения с размерами 25 ° 25 ° 55 мм, При этом определяется уменьшение массы испытуемых образцов при различной выдержке. Результаты исследования на окалиностойкость приведены в табл, 4.
Кроме того, производится испытание ступенчатых образцов на треп(и;ноустойчивость путем нагрева до, 750 C с последующим охлаждением в воде при температуре 20 С. Количество теплосмен определяется от начала испытания до появления тре, щин в местах перехода.
Результаты испытания на термостойкость приведены в табл. 5.
Полученные экспериментальные данные показывают, что обработка серого чугуна смесью предлагаемого состава позволяет повысить физикомеханические свойства, термостойкость чугуна и значительно повысить срок службы отливок из серого .чугуна, работающих в условиях повышенных температур.
Ожидаемый экономический эффект приблизительно 120-130 тыс. руб ° в год. !
954478
Т а б л и ц.а 1
Криолит
Ферросилиций
Вариант
90,0
10,0
40,0
60,0
30,0
1,5
Остальное
1,0
38,0
Остальное
2,0
2,0
35 0
40,0
40,0
Остальное
3,0
Зу0
45,0
Т а б л и ц а 2
Стрела Твердость, прогиба, кгс/мм
Предел прочности при разрыве, кгс/мм
Предел прочности при изгибе, кгс/мм
Вариант
2,8
217
37,4
18,1
19,2
36,5
241
2,5
42,1
3,6
21,5
229.3,4
43,6
229
22,3
229
3,2
43,8
22;6
Таблица3
Средний размер включений графита, мкм
Средний размер эвтектического зерна, мкм
Перлит, ф
1,8
320
20
320
1,6
305
305
100. 1,3
248
248
100
1 2
243
243
100
241
241
100
Сурьма Порошок медный
Варианты Феррит, ф
Плавиковый шпат
Дисперсность перлита, мкм
954478
Т а б л и ц а 4
Уменьшение массы при продолжительных испытаниях, г/м
Гемпература нагрева
Вариан ты
100 ч 200 ч
300 ч
400 ч 500 ч
37,0
800
18,0
24,0
29,0
33,0
36,0
800
16,0
22,0
28,0
31,0
800
27., 0
15,0
19,0
25,0
32,0
800
13,0
18i0
23 0
26,0
31,0
800
12,0
22,0
16,0
24,0
30,0
Таблица5
Варианты Количество теплосмен до появления трещин
15
17
Формула изобретения
Составитель A. Кондратьев
Техрец M.Tenep Корректор А Дзятко
Редактор A. Фролова
Заказ 6372/24 Тираж 660 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
Смесь для микролегирования серого чугуна, содержащая сурьму, фер. росилиций, о т,л и ч а ю щ а я с я тем,, что,.с целью повышения термостойкости и физико-механических свойств серого чугуна, она дополнительно содержит медный порошок, крио. лит и плавиковый шпат при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:
Сурьма . 38,0-45,0
Медный порошок 35,0-40,0
Криолит 1,5-3,0
45 Плавиковый шпат 1,0-3,0
Ферросилиций Остальное
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
Р 282657, кл. С 22 С 35/00, 1968.
