Модификатор

)5 С 2 5/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ОМИТЕТОТКРЫТИЯМ АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ(72) А.А. Суслов,л. %13 илиал Всесоюзского институт о проект итей ного(57) Изобретение относится к модификаторам, предназначенным для получения высо Изобретение относится к литейному производству, а именно к модификаторам для производства высокопрочного чугуна, преимущественно при получении отливок деталей гидросистем высокого давления.Известен модификатор, содержащий, мас.%: магний 6,0-9,0; кальций 0,1-4,0; барий 0,1 - 4,0; редкоземельные металлы 0,1- 4;0; медь 10,0 - 50,0; цирконий 1,0 - 20,0; молибден 0,1-10,0; сурьма 0,1-5,0; железо 1,0-15,0; марганец 1,0 - 20,0; бор 0,1 - 4,0; азот 0,1-3,0; кремний остальное.Однако присутствие молибдена, стабилизирующего карбиды элементов, инициирующих образование сетки сложной эвтектики - сурьмы и бора, не позволяет достичь высокой кавитационно-эрозионной стойкости (КЗС) чугуна, обработанного указанным модификатором. Кроме того, процесс обработки сопровождается копрочного чугуна, преимущественно, для деталей гидросистем высокого давления, Целью изобретения является повышение кавитационно-эрозионной стойкости чугуна, степени усвоения и срока годности модификатора. Модификатор содержит, мас,; магний 2,5 - 3,5; кальций 1-2; барий 1 - 2; редкоземельные металлы 1-10; медь 16 - 30; марганец 0,1 - 5; углерод 0,1 - 0,3; титан 0,1 - 10; кремний 35 - 50; железо остальное, Модифицирование высокопрочного доэвтектоидного чугуна позволяет повысить его кавитационно-эрозионную стойкость на 4 - 6%, при этом степень усвоейия суммы М 9 и РЗМ возрастает до 80-820 и повышается степень годности модификатора из-за снижения склонности к саморассыпанию,интенсивным пироэффектом вследствие повышенного содержания магния в модификаторе. Степень усвоения известного модификатора недостаточна.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является модификатор, содержащий, мас,%: магний 1,0 - 4,0; кальций 1,0 - 3,0; барий 1,0-3,0; редкоземельные металлы 1,0- 8,0; медь 1,0-15,0; марганец 1,0 - 10,0; углерод 0,5-3,0; цирконий 0,5 - 5,0; кремний 35,0 - 50,0; железо остальное.Однако вследствие недостаточного стабилизирующего потенциала известного модификатора полученный чугун имеет в структуре большое количество феррита, что препятствует достижению высоких значений кавитационной стойкости металла, Степень усвоения известного модификатора недостаточна. Кроме того, известные модификаторы, как и многие сплавы, содержащие марганец, склонны к саморассыпаниюпри хранении в результате окисления фосфора и выделения ангидрида фосфора. Фосфор является неизбежной технологической 5примесью большинства марганецсодержащих сплавов промышленной чистоты, Указанное свойство значительно сокращаетсрок годности известных модификаторов.Цель изобретения - повышение КЭС и 10степени усвоения модификатора, а такжеувеличение срока годности модификатора,Указанная цель достигается оптимизацией содержания элементов в составе модификатора, а также дополнительным 15введением титана при следующем соотношении компонентов, мас. : магний 2,5 - 3,5;кальций 1,0-2,0; барий 1,0-2,0; редкоземельные металлы 1,0 - 10,0; медь 16,0 - 30,0;марганец 0,1 - 5,0; углерод 0,1 - 0,3; титан 200,1-10,0; кремний 35,0 - 50,0; железо остальное,Допускается присутствие в виде примеси фосфора и алюминия в количестве неболее 2 мас,в сумме. 25Добавка титана в марганецсодержащиемодификаторы в значительной степени подавляет процесс саморассыпания частицмодификатора, что значительно увеличивает срок его годности, 30Добавка титана менее 0,1 мас. не приводит к повышению КЭС, а более 10 мас. снижает степень усвоения модификаторавследствие образования тугоплавкой шлаковой фазы на частицах модификатора.Медь и марганец способствует перлитизации металлической основы чугуна, что повышает его эксплуатационныехарактеристики, утяжеляют модификатор и 40снижают температуру его плавления, чтоповышает степень усвоения модификатораи способствует снижению пироэффекта.Менее 16 мас.медь и 0,1 мас.фмарганец свое влияние не проявляют, а добавки 45более 30 мас.меди и 5 мас,марганцанецелесообразны вследствие скачкообразного роста твердости чугуна.Основное назначение кальция и бария. - раскисление и дегазация чугуна, снижение его склонности к отбелу, что обеспечивает получение качественных отливок свысокими рабочими свойствами. Менее 1мас.указанные элементы воздействия начугун не оказывают, а более 2 мас.особенно при пониженном содержании магнияснижается степень усвоения модификаторав результате ошлаковывания его частиц примодифицировании.Углерод в количестве 0,1 - 0,3 мас.является неизбежной технологической примесью, так как выплавка модификатора наиболее целесообразна в графитовых тиглях, однако присутствие углерода снижает температуру плавления сплава, что повышает степень его усвоения. Указанное воздействие позволяет включить углерод в предлагаемый состав. Пределы его содержания связаны с растворимостью в сплаве и определены экспериментально.Магний и редкоземельные металлы (РЗМ) являются глобуляризирующими компонентами модификатора, обеспечивающими получение графита вермикулярной и компактной формы, что резко повышает КЭС, а замена части магния на РЗМ повышает степень усвоения модификатора, Содержание РЗМ и магния менее 1 мас.фи 2,5 мас.соответственно не обеспечивает надежного получения компактных форм графита, а при более 3,5 мас.магния и 10 мас.РЗМ повышается склонность чугуна к отбелу, что снижает эксплуатационные качества металла.Кремний является основой модификатора, в нем растворены все щелочноземельные и редкоземельные металлы. Кремний играет роль основного графитизатора, Менее 35 мас.графитизирующий потенциал модификатора недостаточен, а более 50 мас.% значительно падает удельный вес модификатора, что снижает степень усвоения.Железо является балластом и способствует утяжелению модификатора, вносится в сплав как составляющая шихтовых ферросплавов.Оценку эффективности модификаторов проводят в серии экспериментальных плавок в лаборатории. В качестве шихтовых материалов используют следующие сплавы и чистые компоненты; магний металлический гранулированный, силикокальций, силикобарий, ферросиликоцирконий, алюминий металлический чушковый, лигатура ФСЗОРЭМЗОА, катодная медь, металлический марганец, ферротитан, ферросилиций, Модификаторы выплавляют в графитовом тигле емкостью 500 г, помещенном в заключенный индуктор установки ЛПЗ,Для предотвращения угара компонентов с момента включения индуктора до момента затвердевания модификатора в тигель подают аргон. По охлаждению тигля полученный слиток выбивают и дробят до фракции 1-10 мм.Известйый чугун состава, мас, ; углерод 3,5 - 3,7; кремний 1,5 - 1,7; марганец 0,5 - 0,7; фосфор 0,1; хром 0,1; сера 0,04 - 0,05 выплавляют в индукционной печи емкостью 60 кг с кислой футеровкой, Обработанным1724715 30 35 40 50 Составитель Л.КарасеваТехред М.Моргентал Корректор Л Бескид Редактор Н.Гунько Заказ 1152 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 металлом заливают соответствующие образцы, от каждого из которых отбирались пробы на химанализ. Температура обработки 1350 С.КЭС чугуна определяют путем помещения образца чугуна в кавитирующий поток минерального масла при давлении 30 МПа и времени испытания 4 ч. Износ определяют как потерю массы по отношению к первоначальной и выражают в процентах, причем износ образца, изготовленного из чугуна, обработанного известным модификатором берут за 100%,Степень усвоения модификатора определяют как отношение количества усвоив- шейся суммы магния и РЗМ к введенной, так как усвоение суммы магния и РЗМ с достаточной степенью характеризует стабильность и качество процесса модифицирования,Различие в сроке годности модификаторов определяют по их склонности к само- рассыпанию следующим образом: по 1 кг каждого модификатора фракции 1-10 мм хранят в течение 30 сут на открытой площадке, ежедневно смачивая их водой, после чего определяют количество образовавшейсяпыли, не пригодной к употреблению (фрак 5 ция мене 1 мм), которое выражают в процентах по отношению к количеству пыли,образовавшейся у известного модификатора, принятому за 100 фФормула изобретения10 Модификатор, содержащий магний,.кальций, барий, редкоземельные металлы, медь, марганец, углерод, кремний и железо, о т л и ч а ю щ и й с я.тем, что, с целью 15 повышения кавитационно-эрозионнойстойкости чугуна, степени усвоения и срока годности модификатора, он дополнительно содержит титан при следующем соотношении компонентов, мас.о: магний 2,5 - 3,5;20 кальций 1,0 - 2,0; барий 1,0 - 2,0; редкоземельные металлы 1,0 - 10,0; медь 16,0 - 30,0; марганец 0,1 - 0,5; углерод 0,1 - 0,3; титан 0,1 - 10,0; кремний 35,0-50.0; железо остальное.25