Способ получения высокопрочного чугуна

:..скР 4О П И С А Н И Е (, 558942 ИЗОБРЕТЕН Ия Союз Советских Социалистических Республик(61) М. Кл с присоединением заявки.(23) Приоритет асударстеенний кометеСовета Мнннстрав СССРпе делан неееретеннйн еткрытнй С 21 0 25,05.77 Бюллетень1 овання описания 12,08.7 3) Опубликовано4 б) Дата опубли(72) Авторы изобретения Самойлов, А. А, Аникии, И, В, Красильнико Е, Глинский и Б. К, Кирюшкин Саратовский институт механизации сельского хозяйства им. М, И. Калинина) Заявитель 4) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧ ЧУГУНА К Изобретение относится к литейному производству, а именно к способам получениявысокопрочного чугуна, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения и станкостроения для деталей, к бкоторым предьявляются высокие требования по механическим свойствам,В современном литейном производствемашиностроения при получении высокопрочного чугуна в качестве модификатора-глобуляриэатора графита применяются в основном магний или лигатура на его основе.Однако все известные способы получения высокопрочного чугуна за счет модифицирования чугуна магнием или его лигатурами ие обладают необходимой стабильностьюполучаемых результатов по механическимсвойствам и структуре, а также требуютдополнительных дорогостоящих устройствдля модифицироввния, 20Известны также способы получения вы-сокопрочного чугуна при модифицированиицерием, его лигатурами и лигатурами РЗМ,содержащими церий и другие редкоземельные элементы Я . 25 Основным преимуществом способа получения высокопрочного чугуна с использованием церия, его лигатур нли лигатур РЗМ содержащих церий, является то, что при Вводе их в чугун не происходит бурной реа ции взаимодействия чугуна с модификатором. Процесс происходит спокойно, без выплесков из ковша. Поэтому отпадает надобность в постройке специальных защитных камер, специальных герметических ковшей или автоклввов.Недостатком чугуна, модифицированного церием или лигатурами РЗМ, содержащими перий и другие редкоземельные элементы, является очень высокая чувствительность к толщине стенки отливки, Причем, чем больше церия вводится в чугун, тем эта чувствительность выше. Получить тонкостенные детали из чугуна, обработанного церн ем или лигатурами РЗМ, содержвшимй церий и другие редкоземельные элементы, беэ отбела практически невоэможйо, Снижать .количество вводимого церия или лигатур РЗМ, содержащих церий и другие редко земельные элементы, для устранения отбе 558942ла в тонких сечениях также нельзя, так как в этом случае в массивных сечениях шаровидный графит образуется только на периферии, а в центре графит кристаллизуется в ппастинчатой форме. Йля получения шаровидного графита в отливках, имеющих топстые стенки, необходимо вводить большее копичество церия, го лигатур ипи РЗМ. Поэтому если отливка имеет разные толщины стенок, то в тонких частях отливки чугун получается белый. Это приводит к появлению трещин вследствие различной величины усадки белого чугуна, получающегося в тонких частях отливки, и серого чугуна - в массивных частях. 15При использовании. в качестве модификатора иттрия с целью получения высоко- прочного чугуна сохраняются все преимушества церия как модификатора, т.е. процесс модифицирования происходит спокойно, 0 без выплесков чугуна,из ковша, так как температура парообразования иттрия составаляет 2630 С без выделения дыма и поэтому не требуется никаких дополнительных устройств, в также герметических ковшей 25 илн автокпавов, Модифицирование чугуна иттрием в количествах 0,20 - 0,30% (т,пл. 1539 оС) можно проводить непосредственно как в эпектропечй (дуговой ипи. индукционной) или на желобе электродуго вой печи, так и в ковше, обеспечивая требуемую температуру. Кроме того, иттрий как модификатор дает улучшенную форму графита (а соответственно и более высокие механические свойства) по сравнению с35 использованием церия или пигвтурРЗМ, содержащих церий. Ввиду того, что иттрий обладает высокой температурой плавления и пврообразоввния, эффект сохранения модифицирования увеличивается до 30-14040 мин.Также важным преимушеством при,использовании иттрия как модификатора является отсутствие высокой чувствительности к толщине отливки, характерной для чугунов 45 модифицированных церием ипи лигатурой РЗМ, содержащей церий и другие редкоз мепьные элементы. Поэтому использование иттрия как модификатора дпя получения вы сокопрочного чугуна дает возможность по лучать отливки переменного сечения.Основным недостатком иттрия как модификатора являе.ся его дороговизна ( 150 руб,зв 1 кг).Целью изобретения явпяется получение 55 высокопрочного чугуна с высокими механическими свойствами в питом состоянии за счет комппексного.модифицирования лигатурой РЗМ, содержащей церий и другие ред коземепьные элементы, например, марки 60 СИИТМИШ 1 Ключевского завода (ТУ 14-5-50-74) и металлическим иттрием, например, ИТМ, ИТМ(ТУ 48-4-20872).Поставленная цель достигается тем,что в известном способе получения высокопрочного чугуна, включающем операции расплавления исходного чугуна в электропечи,модифицнрования с целью получения гпобулярной формы, графита, операцию модифицирования ведут лигатурой РЗМ, содержащей церий и другие редкоземельные элементы, и иттрием. А для получения структурыметаллической основы в питом состояниибез структурно-сводного цементита проводится допопнитепьная обработка ферросилицием С 75 от 0,3 да 1,5% в зависимости от топщины сечения деталей.Таким, образом, операция модифицирования дробится на две части:1 ) предварительное модифицирование лигатурой РЗМ, содержащей церий и другиередкоземельные элементы. Последняя дается так, чтобы получить вермикупярную форму графита) и составляет 0,15-0,21% израсчета суммы РЗМ в зависимости от толщины сечения отливок, В этом случае сводятся на нет недостатки, свойственные модифицированию чугуна церием ипи лигатурой,РЗМ, содержащей церий и другие редкоземельные элементы, с целью получения гпобупярного графита;2) модифицирование иттрием. Иттрий .вводится в таком количестве, чтобы завершить процесс кристалпизации графита извермикупярной в гпобупярную форму и составпяет 0,04-0,07%,Таким образом, на чугун, предварительно обработанный лигатурой РЗМ, содержащей церий и другие редкоземельные элементы, дается такое количество иттрия, которое явпяется остаточным содержанием при модифицировании чугуна только иттрием, Минимальное содержание иттрия в таких высокопрочных чугунах составляет 003%. При предварительном модифицировании чугуна лигатурой РЗМ, содержащей церий и другие редкоземельные элементы, последний обессеривается, раскисляется, в также освобождается от азота, т.е. чугун дезактиви- зируется от тех вредных примесей, которые оказывают вредное влияние на кристаллизацию графита в глобупярной форме. Причем некоторое количество редкоземельных элементов остается в жидком металле, но их количество недостаточно лпя завершения процесса кристаллизации графита в гпобупярной форме, Поэтому графит принимает вермикулярную форму.558942 15 25 Составитель А. Кондратьев Техред А. Богдан Корректор Н. Золотовская Редактор Хлебников Заказ 17 12/162 Тираж 693 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитетаСовета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская набд. 4/5Филиал ПИЛ "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Таким образом, при комплексном модифицировании чугуна лигатурой РЗМ, содержащей церий и другие редкоземельные элементы, и иттрием сводятся на нет недостатки, свойственные модифицированиючугуна церием или лигатурой РЗМ содержащей церий и другие редкоземельные элементы, которой дается 1%, При атом полностью используются преимушества иттрия как модификатора, причем вводимое количество уменьшается в 45 раэ.П р и м е р, Высокопрочный чугун, модифицированный лигатурой РЗМ, содержащей церий и другие редкоземельные элементы, и иттрием с целью промышленного опробывания готовился в высокочастотной индукционной печи емкостью 1 т на Горьковском автозаводе в литейном цехе % 3 по следующей технологии:1 ) в ка честве шихтовых материалов использовался передельный чугун Череповецкого завода марки Мс содержанием серы до 0,03%, стальная высечка и ферросилиций;2) после расплавления, корректировки металла по химическому составу обеспечивали чугун с следующим химическим составом: С 3,8-4,0%; 31 1,5-1,8%; М 10,609% 5 Оч 03%, Р 4 015% СОв 1%Ф3) прогревали чугун до 1440-1460"С, отключали печь и тщательно скачивали шлак с эеракала металла;4) подавали мостовым краном к индукционной печи Аякс двухтонный стопорный (или чайниковый) ковш, нагретый до 500- 600 С (темно-вишневый цвет);о5) производили предварительное моюфицирование чугуна лигатурой РЗМ Ключевского завода марки СИИТМИШ(ТУ- ;8-50-74) из расчета 0,21% суммы РЗМ (размер кусков лигатуры РЗМ не ограничивался) при 1440-1460 С;6) после растворения лигатуры РЗМ производили дополнительное модифицирование иттрием из расчета 0,04-0,07% (размер кусков иттрия не ограничивался) при 1400 1460 С;7) производили выпуск модифицированного чугуна в ковш. Вторичное модифициро-. вание ферросилицием ФС 75 производили во время выпуска чугуна непосредственно в печи с размером гранул 10-15 мм израсчета 0,6%;8) после выпуска металла в ковш дляоднородности по составу размешивали чугунметаллическим прутком диаметром 20-25 мм,длиной 2-3 м.Использование способа получения высокопрочного чугуна по сравнению с существующими способами обеспечивает следующие 1 преимушества:а) возможность получения стабильноразличных прочностных свойств;б) простота и надежность данного способа 1в) длительность сохранения эффектамодифицирования, что уменьшает брак поструктуре, необходимой для ;деталей переменного сечения, и по механическим свойствам;20 г) отсутствие жесткой зависимости оттолщины сечения, что уменьшает брак потрещинам и делает возможным получатьтонкостенные отливки и отливки с переменным сечением без термической обработки;д) получение высокопрочного чугуна бездополнительных и дорогостоящих устройствдля отвода дыма, без применения герметиэированных ковшей и автоклавов;е) улучшение санитарнсь-гигиенических 30 условий труда рабочих. Формула изобретения ЗБ Способ получения высокопрочного чугуна, заключающийся в расплавлении шихтыи модифицировании расплава лигатурой редкоземельных металлов на основе церия,отличающийся тем, что,сцлью получения глобулярной формы графите,уменьшения трещинообраэования и исключения термообработки, лигатуру вводят израсчета суммы редкоземельных металлов0,15-0,21% от веса расплава, а после4 ф обработки расплава вводят иттрий иэ расчета 0,04-0,07% от веса расплава,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;1. Клочнев Н, И. Технология проиводства отливок из высокопрочного чугунаММашгиз, 1962, с. 65-77.