Модификатор для чугуна

(19) (11) 351) С 22 С 35/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ, СВИДЕТЕЛЬСТВУ а ю щ и й с я тем, ышения механических чугуна, он дополни- редкоземельные мекремний при следую-. компонентов мас.В: лезо, о т л и ч что, с целью по свойств ковкого тельно содержит таллы, кальций щем соотношении 8-151-41-4 ьны 10-2015-Я 520-40Остальное ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(72) Д.И.Штульман, А А,шапиро, В.А,Топуз, А,А.Коваль и А,П.Лещенко (71) Таганрогский комбайновый завод и Ростовский институт сельхозмашиностроения(56) 1. Авторское свидетельство СССР М 501104, кл. С 22 С 35/00, 1974.2Авторское свидетельство СССР.123452, кл. С 22 С 33/08, 1959. (54 )(57) КОДИФИКАТОР ЦЛЯ ЧУГУНА содержащий алюминий, висмут, бор и жеАлюминийВисмутБорРедкоземметаллыКальцийКремнийЖелезоИзобретение относится к черной металлургии, конкретнее к модификаторам, и может быть использовано при изготовлении отливок иэ ковкого чугу. на.Известны модификаторы, воздействующие на первичную кристаллизацию и предотвращающие образование в чугуне первичного графита, воздействующие на замораживание и увеличение количества центров графита и способствующие ускорению процесса отжига отливок иэ ковкого чугуна.Известен модификатор 1 для чу" гуна следующего состава, мас.: 15-20 10-20 60-70 ЦерийТитанМедь 0,01-0,050,001-0,0200,001-0,006Остальное АлюминийВисмутБорЖелезо Недостаток известного модификатора в том, что при использовании его 40 для получения ковкого чугуна не обес печивается необходимый уровень механических свойств, что объясняется формой графитовых включений - крабовидной, а при введении алюминия бо лее 0,02 преобладает пластинчатая форма. При введении висмута более 0,005 удлиняется отжиг и снижаются механические свойства чугуна, особенно, ударная вязкость. 50Целью изобретения является повышение механических свойств ковкого чугуна.Эта цель достигается тем, что модификатор для чугуна, содержащий 55 алюминий, висмут, бор и железо, дополнительно содержит редкоземельные металлы, кальций и кремний при следующем отношении компонентов, мас. 60 8-151-41-4 АлюминийВисмуто ВорРедкоземельные металлы РЗ М, 10-20 Недостстком модификатора является 20 то, что он требует в своем составе дефицитной и дорогой меди. Кроме то го, обеспечивая достаточно хорОшие прочные свойства чугуна, ударная вязкость при его применении остает ся невысокой.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является комплексный модификатор 2, содержащий алюминий, висмут, бор и железо при следующем соотношении компонентов, мас. от веса жидкого чугунаКальцийКремнийЖелезо 15-2520-40Ост альное Модификатор готовят следующим образом.Все компоненты смеси измельчают на гранулы размером 2"5 мм кроме алюминия, который вводят в таблеткахВисмут и алюминий вводят в виде технически чистых материалов, бор - в виде ферробора или других боросо" держащих материалов борная кислота, ферросиликоборал и др) . РЗМ - в виде мишметалла или других материалов, содержащих РЗМ, кальций. - в виде силикокальция и плавикового шпата в отношении 3:1 соответственно, кремний и хелезо в составе модифицирующей смеси обеспечиваются эа счет силикокальция, материалов, содержащих РЗМ и боросодержащих материалов.Модифицирующая смесь, в количествах 0,1-0,12 от веса жидкого металла, вводится в ковш в бумажных пакетах во время наполнения его металлом.Введение модифицирующей смеси вметалл в количестве более 0,12 отвеса жидкого чугуна экономически неецелесообразно, так как это не приводит к дальнейшему увеличению механических свойств, кроме того, увеличение количества модифицирующей смеси может привести к появлению первичного графита "отсера", резко ухудшающего механические свойства ковкого чугунаВведение модифицирующей смеси в, количестве ( 0,1 от веса жидкогометалла не приводит к заметному изменению механических свойств ковкого чугуна.Плавиковый шпат в составе модифицирующей смеси вызывает барботажметалла, что обеспечивает лучшееудаление неметаллических включенийи более полное усвоение сплавом компонентов смеси,Кальций и РЗМ, вводимые в составесмеси в чугун, рафинируют металл посере и .газам, очищакт границы зеренот легкоплавких соединений, тем самымувеличи:вая межкристаллитные связи,обеспечивают часть неметаллическихвключений более компактной и округлойформы, измельчают структурные составлякщие чугуна, что улучшает механические свойства ковкого чугуна.Оксисульфиды РЗМ и кальция способствуют увеличению количества центров графита н, следовательно, сокращают диффузионный путь атомов углерода, что в сочетании с более чистыми границами зерен способствует ускорению скорости дифФузии углерода и обеспечивает сокращение цикла терми1062293 Т а б л и ц а 1 Плавка Количество вводимой смеси от веса жидкого металла, мас,Содержание компонентов,Сос- тав РЗМ Са 5 А 1 В В 15 20 Остальное 0,12 8 1 1 10 10 3 3 15 15 4 4 20 20 30 25 40 0,11 0,1ческой обработки белого чугуна наковкий.Кремний, являясь графитизирующимэлементом, также способствует ускорению графитизации,Предлагаемый модификатор может применяться при получении отливок иэ белого чугуна следующего состава,мас,: С 2,2-2,8; Р До 0,15; 5 1,0=1 7; Мп О 4-0 7; 5 До О 25 Сг О 050,2, который после модифицирования 40подвергают графитизирующему отжигу наковкий.П р и м е р. Для оценки эффектив-.ности предлагаемой смеси по сравнениюс известной проведены специальные 5опытные плавки белого чугуна в индукционной 300-киллограюловой печи скислой футеровкой.Модифицирующую смесь вводят в бумажных пакетах на струю металла привыдаче его в раэливочные ковши. Образцы для механических испытаний иметаллографических исследований заливают в песчано-глинистые формыпритемпературе жидкого чугуна 1420 С.Модифицирующую смесь вводят в количестве 0,1-0,12 от веса жидкогочугуна. Модифицируют чугун следующего состава, мас.: С 2,45; Сг 0,075 1,5, Р 0)07; 5 0,16, Мп 0,6, З 0Ге Остальное Отжиг образцов проводят на ферритную стуктуру. Проводят испытания образцов на 35разрыв, на ударную вязкость и металлографические исследования,В табл. 1 представлены составыиспользуемых модифицирующих смесей,в табл, 2 - физико-механические 40свойства модифицированного ковкогочугуна в зависимости от состава вводиких модифицирующих смесей,Из табл. 1 и 2 следует, что ковкий чугун, модифицированный известным способом, при увеличении содержания А 10,02 и В ъ 0,005 обладаетнизкими прочностью, ударной вязкостью и пластичностью.Ковкий чугун, модифицированныйпредлагаемоймодифицирующей смесью,имеет при одинаковой твердости счугуном, модифицированный по известному способу, повышенные механические свойства: предел прочности380 МПа, ударная вязкость850 кДж/мотносительное удлинение )12.Также проведены исследования скорости отжига чугунов, модифицированных известным и предлагаемым модифи.каторами.Исследования проведены на чугунахследующего химического состава,(табл. 3),Исследования проводят в лабораторных муфельных печах. Чугуны состава 1-3, модифицированные известными предлагаемы модификаторами, отжигают на ферритную структуру, Первую стадию отжига проводят при 9500 Свторую - при плавном охлаждении в интервале 760-720 дС. Специальную низкотемпературную обработку в случае модифицирования известным способом производят при 400 оС в течение 2-х ча-.сов,для чугунов модифицированных предлагаемой модифицирующей смесью, специальную ниэкотемпературную обработку непроводят. В табл. 4 приведены результаты исследований,Таким образом, при использованиипредлагаемого модификатора длительность общего цикла термической обработки сократилась на 15-20 по сравнению с использованием известногосостава модификатора.Экономический эффект составит120 тыс. руб, в год на тонну металла.А 1 В 1 РЗМ В Твердость, НВ Из- вестная 1 0,01 0,001 0,001 Ос- тальное 360 11,0 132 .710 10, О 136 640- 350 2 0,02 0,005 0,003 6,0 140 400 320 3 0,05 0,020 0,006 Пред"лагаемая 4 0,015 0,0012 0,0012 0,012 0,018 0,024" " - 380 13,00 130 880 5 0,011 0,0033 0,0033 0,0165 0,022 0,033 - " - 380 12,00 132 850 б 0,0096 0,004 0,004 0,20 0,025 0,040 - " - 398 14,00 136 900 Химический сдстав чугуна, мас, %1 3 1 1 Таблица 3 Плавка С 51 5 Ип Сг Р Ре 0,08 0,07 Остальное 0,07 0,070,09 0,06 1,3 0,17 0,60 2,7 0,61 0,16 1,5 2,45 2,30 0,6 0,16 1,7 Таблица 4 Длительность общего цикла отжигаМоди фи катор Плавка 15 ч Известный 15 ч14 ч 30 мин 12 ч Пр едл а гаемдй 12 ч 12 ч 30 мин ВНИИПИ Заказ 10163/30 Тираж 627 Подписное Филиал ППП "Патент", г.Ужгород,ул.Проектная,4 Иодифицирующаясмесь Составляющие модифицирующей смеси в зависимости от веса жидкого металла,мас.%