Способ модифицирования чугуна

Х 6365 А АРСТВЕННЫЙ КОМИТ М ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОСУД ПО ДЕ ИЙ Г ИЗОБРЕ ИСАНИ И ЕЛ пур Н. АВТОРСКОМУ С(71) Днепропетровский завод метангического оборудования и Научно-производственное объединение по технопогиимашиностроения "ЦНИИТМАШф(83) 621.748.3 (088.8)(86) 1, Авторское свидвтвпьство СССРМ 109266, кп, С 21 С 1/02, 1986.2. Патент ФРГ Ж 2821440,кп. С 21 С 1110, опублик. 1977,(54) (57) СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯЧУГУНА, закпючающийся в обработкерасппава в два этапа магнием ипи магнийсодержащей пигатурой, о т ц и ч аю ш и й с я тем, что, с целью:стабипь 1ного .повышения ппастичности чугуна привысокой прочности в питом состоянии иустранения карбидообразующего впиянияхрома при вго содержании в метаппе до0,4%, присадку магния ипи магнийсодержащей пигатуры на первом этапе проводятдо попучения содержания магния в чугуне0,008-0,019%, а на втором этапе проводят присадку кремниймагниввой пигатуры до попучения конечного содержаниямагния 0,02-0,07%, и апюминия до содержания его в чугуне 0,02-0,8%.Изобретение относится к литейному производству, в частности к изготовлению отливок из высокопрочного магниевого чугуна с шаровидным графитом.Известен способ получения магниевого чугуна с шаровидным графитом по двухстадийному процессу магнием, церием и их сплавами, вкцючающий десупьфурацию на первом этапе и сфероидиэиру 10 ющее моаифицирование на втором 1.Недостатком известного способа яв ляется отсутствие графитиэирующвго модифицирования, что привоаит к появлению структурно- свободного цементита, отбепу и ухудшению качества отливок.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому попожитепьному эффекту. является способ " модифициромния чугуна, заключающийся в обработке расплава чугуна в два эта па магнием ипи магнийсодержащей лигатурой 2 )Недостатками известного способа являются образование структурно-свободного цемвнтита, особенно. в тонких частях отливок, вследствие допускаемого способом относительно высокого содержания магния в чугуне (0,02-0,055%) после первого этапа модифициромния,30 что привоаит иээа общей нестабильности процесса к, завышенному содержанию магния в чугуне после второго этапа модифицирования; неоправданно большой.расход модификаторов; сильное охпажде.иив чугуна на втором этапе моднфицирова-З 5 .ния иэ эа необходимости введения бопы ших количеств модификаторов с низким содержанием магния, что требует повышения температура провеаения первого этапа модифицирования, приводящего к 40 ухудшению стабильности и экономичности процесса.Белью изобретения является стабипь ное повышение пластичности чугуна нри высокой прочности в питом состоянии и45 устранение карбидообразующего влияния хрома при его содержании в чугуне до 0,4%.Поставленная цепь достигается тем, что согласно способу модифицирования : 50 чугуна, заключающемуся в обработке раоппам в два этапа магнием ипи магнийсодвржащей лигатурой, присадку магния ипи магнийсодержащей лигатуры на первом этапе проводят до получения содер жания магния в чугуне 0,005-.0,019%, а на втором этапе провоаят присадку крвмниймагниевой пигатуры до получения конечного содержания магния 0,020,07 и апюмичия до содержания его вчугуне 0,02-0,5%,Отсутствие магния в чугуне на первом:этапе модифицирования приводит в конечном итоге к перпито-цементитной матрицечугуна, что ухудшает качество отливок,повышает склонность к образомнию тре-.щин и усадочных дефектов, требует проведения специальной термической обработки.В то же время 0,005% - предел достоверного определения магния обычнымиметодами спектрального анализа, исполу .эующимися в производстве.Дальнейшее увеличение содержания.магния на первом этапе модифицированияот 0,02% и выше также повышает скпоьность к образованию цементита в структуре и приводит к описанным выше дефектам литья. ФУменьшение содержания, магния враспнавв на фтором этапе модифицирования ниже 0,02% приводит к ухудшению формы графитных включений, появпению вермикупярного и ппастинчатогографита, увепичение содержания магниясвыше 0,07% приводит к появлению вструктуре цементита и дефектов питья, сэтим связанных, и, кроме тоГо, ведет кнеоправданному повышенному расходумодификаторов.Уменьшение содержания алюминия ниже 0,002% соответственно приводит кухудшению структуры, повышению отбепа, .а увеличение свыше 0,5% - к резкомууменьшению механических свойств чугуна,повышению хрупкости, ухудшению питейных свойств чугуна. П и а в к а 1. В индукционной печи промышленной частоты на стальных отходах с карбюриэатором выплавляют чугун спеаующего химического состам, %: С 3,75; 1 2,23; Мй 0,25; Р 0,062;. ,3 0,045; .Сг 0,35,Чугун при 1380"С сливают в герметиэированный ковш, гдв обрабатываютмагнием в количестве 0,1 вес,%. Содержанне магния после этой обработки 0,018%.Затем чугун вновь первпивают в печь, где нагревают от 1310 до 1390 С. Выпуск чугуна иэ печи производят в регупировочный ковш, в донном кармане которого укладывают под споем чугунной стружки 0,8% от веса чугуна жепезокрвмниймагниевой лигатуры ЖКМ, а также 0,1% первичного алюминия и 0,01% сплава МБ.З 1016При разливке чугуна отбирают ступенчатую н клиновидную пробы для контроцяхимического состава, механичес,кихсвойств и микроструктуры в различныхсечениях., 3Химический состав, %: С 3,62; 5+2,82; Мк 0,24; Р 0,063; д 0,002;О 0,34; Мф 0;032; И 0,07,Механические свойства в клиновойбе; временное сопротивпенив разрыву,. 1 вя54,5 кгЬаФ; предел текучестиД42,0 кг/мьР; относитепьное удпинаине Ю"= 7%..Структура чугуна в сечении 8 ммпредставляла собой перпнтферритную 1матрицу без структурно-свободного цементнта с включениями шаровидногографита. При увепнчении толщины сечения до 30 мм набпюдапи фвррнто-перпитную матрицу также без цементита. Такая 20мнкроструктура обеспечивает высокивэксплуатационные свойства и питейныесвойства чугуна,П л а в к а 2, В индукционной печипромышленной частоты с испопьзованиемв шнхте бопьшого количества стапьныхотходов выплавляют чугун спедующегохимического состава, %: С 3,72; б2,20; Мю 0,30; Р 0,067; 6 0,035;С 1 Ь 0,28. 36С температурой 1400 фС чугун спнвают в герметнэированный ковш, где обра-батывают магнием в количестве 0,05%.от веса чугуна. При этом содержание. серы снижается до 0,002%, остаточныймагний в чугуне после моднфицнрованняотсутствует.Затем чугун перепнвают в разпивочныйковш, где обрабатывают допопнитепьно1.% желеэокремниймагниевой пигатуры,ЖКМи 0,01% периевого сплава МЦ,При разпивке отбирают пробы дйя.контропя химического состава, химичвских свойств и микроструктуры чугуна.Химический состав чугуна следующий%ф С 367; 270; М 0,29; Р0,067; Я 0,002; С 0,28; Мд 0,037.1 368, 4Механические свойства чугуна: временное сопротивление разрыву б "; 50,5 кг/кват; предел текучести Цщ 37,0 кг/мм; относительное увеличение ф0,5%.Микроструктура чугуна представпяет собой перлитную матрицу с бопьшим копичеством цвментита и вкнючениями шаровидного графита: Гф 13,9; Г;рс, 45 р. 2,3; П 85-040 и бопее.Напичие такой структуры в чугунных отпивках ухудшает их качество, повыша: ет скпонность к образоЪанию трещин и усадочных дефектов, требует цроввдения специа ьной термической обработки, зачастую мапоэффективной в сину трудности разпожения карбидов, легированных хромом.П п а вк а 3.Выппавпенный аналогично пцавкв 1 чугун химического состава,%: С 3,75;2,32; Ми, 0,32; Р 0,063; С 0,27, модифицируют в гермвтизированном ковше магнием в количестве 0,2%, что обеспечивает его содержание в чугуне поспв обработки 0,025%. Затем при перепиве в раэпивочный ковш дополнительно обрабатывают1% желеэокремниймагниевой лигатуры ЖКМи 0,01% цвриввого сппаваАнализ ппавочной пробы покаэап, что химический состав чугуна спедующий, %: С 3,62; Й 2,80; Ме, 0,32; Р 0062", :В 00015; С 5 027 М. О 045,Механические свойства: временное сопротивпвннв разрыву б 51,0 кг/мм; предвп текучести Од 39,0 кг/ммф;относительное удлинение К1,0%,Микроструктура чугуна анапогнчна цпавке 2, что приводит к описанному ухудшению качества отливок; кроме того, при этом неоправданно масок раоход модификаторов. Ожидаемый экономический эффект21,2 руб на 1 т. стали.Заказ 3322/27 Тираж 568 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по депам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/8 филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, уп. Проектная, 4