Модифицирующая смесь

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 091 И 1 ц 4 С 22 С 35 0 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ЕНИ 54) (57) МОДИФИЦИРУЮ 1 ЦАЯащая магний, графит и т л и ч а ю щ а я с я МЕСЬ, содрросилицием, что,усвоения 23объединени с целью повьппения степе магния, механических своиств отли в.И. Афанасьев,) к и их износостоикос в агрес х ср х, она дополни тельно соборный ангидошении комподержит рид пр нентов гидрид кальци офронов Л.А. Машгиз, 2-17 5.8 8-14 2-17 ельство ССС С 35/00, 19 ра ид ор виде С 22 Остапьно ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ12391Изобретение относится к литейному пройзводству, в частности к производству высокопрочного чугуна с шаровидным графитом.Цель изобретения - повышение степени усвоения магния механических свойств отливок и износостойкости вагрессивных средах.Предлагаемая модифицирующая смесьсодержит магний, графит, ферросилиций 1 Огидрид кальция и борный ангидрид приследующем соотношении компонентов,мас. 7.:Магний 12-17Графит 15-28 15Гидрид кальция 9 - 14Барный .ангидрид 12-17ферросилиций .ОстальноеПри содержании в смеси магния ниже 12 мас.7 не достигается требуемыйэффект модифицирования, посколькуиэ-за частичной потери магния на. реакцию взаимодействия с серой, кислородом и барным ангидридом его остаточное содержание в чугуне оказывается недостаточным для обеспечениявысокой степени сфероидизации графитовых включений, Обработка чугуна модифицирующей смесью с содержанием магния выше 17 мас,7 характеризуется ско-З 0ротечностью процесса модифицироваьня икак следствие, сопровождается большим пироэффектом, нестабильностью получаемых результатов по структуре исвойствам чугуна,35Ввод графита в расплав увеличивает число готовых центров кристаллизации при его затведевании, что способствует повышению гомогенности40 структуры отливки. Верхний предел содержания графита в модификаторе 28 мас,7 соответствует максимальному пределу содержания магния, а нижний предел 15 мас.7. - минимальному со 45 ,держанию магния в смеси. Содержание графита в модификаторе выше 28 мас,7 снижает прочностные характеристики чугунаОбработка чугуна модификатором с содержанием графита менее 15 мас.7 сопровождается большим пиро 50 эффектом, усвоение магния при этомнезначительно. Дополнительное введение в состав модифицирующей смеси борного ангидрида и гидрида кальция способствует легированию ее бором за счет протекания металлотермической реакции 62 2ВОз+ ЗСаН = ЗСаО+2 В+бН 1и частичного восстановления борногоангидрида магниемВО + ЗМя = ЗМдО + 2 ВАтомы бора микролегируют чугун,повышая прочностные и эксплуатационные характеристики чугунных отливоки измельчают при этом включения графита. Введение в состав смеси борного ангидрида сверх 17 мас,7. и гидридакальция сверх 14 мас,7 ухудшает прочностные характеристики сплава, Нижний предел борного ангидрида 12 мас.7и гидрида кальция 8 мас.7, применяет-ся для более полного восстановленияборного ангидрида гидридом кальцияи объясняется влиянием бора на эффект микролегирования для получениянеобходимой структуры и повышенныхпрочностных характеристик,Избыточный кальций понижает термодинамическую активность углерода иувеличивает его растворение в железе,являясь сильнейшим раскислителем идесульфуратором, кальций способствует зарождению графитовой фазы припервичной кристаллизации чугуна,так как образовавшийся карбид кальция является центром кристаллизации при росте графита. Введение в модифицирующую смесь гидрида кальциясверх 15 мас,7. снижает прочностьчугуна из-за большого содержания кальция (сверх 0,085 мас.7) в выплавляе-.мом,чугуне, введение гидрида кальция менее 8 мас,% является недостаточным для полного восстановленияборного ангидрида и не оказываетположительного влияния на зарождение графитовой фазы и на более полное протекание процесса Г,есульфурации,Для определения оптимального состава модифицирующей смеси исследуют степень усвоения магния и бора,содержание цементита в структуречугуна. и определяют его механические свойства.Исходный чугун выплавляют в индукционной печи. Гго химический состав,мас,7.:Углерод 3,1-3,5Кремний 1,85-2,0Марганец 0,6-0,7Фосфор 0,04-0,06Сера 0,03-0,05Выпускают чугун при 140020"С внагретые ковши емкостью 1000 кг, Мо 3 12391 дифицирующую смесь в кусках диаметром 10-20 мм помещают на дно ковша в упакованном виде, ковш заполняют до половины жидким металлом, а затем после взаимодействия с модифицирующей смесью доливают ковш оставшимся расплавом. Металл в ковше очищают от шлака и разливают в пред варительно высушенные формы. Общая длительность операции от выпуска до 10 конца заливки 6 10-12 мин. Расход предлагаемого модификатора и известного одинаков и составляет 1- 1,47 от массы жидкого металла.Модифицирующие смеси изготовля ют простым перемешиванием компонентов в лабораторных бегунах. Для изготовления смесей применяют порошок магния, ферросилиций ФС 75, борный ангидрид (ВО), порошок гидрида 2 О кальция (СаН ) и измельченный графит электродного боя.СаН - белый кристаллический пороо о шок, т.пл. 298 С, т.разл. 600-780 С (СаН=Са+Н ). Применяется СаНдля 25 получения металлов и гидридов из окислов, является очень реакционноспособным, легко разлагается, является сильным восстановителемСостав модифицирующих смесей приве-ЗО ден в табл. 1, а химический состав чугуна, его структура и механические свойства в табл. 2.Составы 2-4 и 6 предлагаемые составы 1, 5 и 7 - с содержанием компонентов, выходящим за предлагаемые35 пределы.После обработки модифицирующими смесями содержание в чугуне других .элементов составляет, мас.7:Углерод 3,35-3,63Кремний 1,7-2,3Марганец 0,3-0,6Хром До 25Фосфор 0,02-0,03Сера 0,01-0,02Структуру чугуна изучают на литых заготовках диаметром 15 мм. Механические свойства определяют на литых 62 4образцах, они являются средним результатом испьш аний 3-4 стандартныхобразцов, степень усвоения магния рассчитывают беэ учета его расхода наобессеривание чугуна,Как видно из табл. 2, степеньусвоения магния при модифицировании.предлагаемой смесью выше на 35-403,а наличие первичного цементита в структуре не обнаружено. Снижение магнияв смеси (ниже 12 мас,7.) ведет к ухудшению прочности и пластичности эасчет ухудшения формы графита и снижения иэносостойкости в агрессивныхсредах.Увеличение содержания магния (выше 17 мас.7,) и снижение количества графита (ниже 15 мас.Е) приводит к сильному пироэффекту и выбросам чугуна из ковша во время его заполнения (составы 5 и 7), причем физико- механические и эксплуатационные свой-. ства у этих сплавов значительно ниже, чем у сплавов, лолученных после обработки чугуна смесями 2-4 и 6.Таким образом, введение в состав модифицирующей смеси борного ангидрида и гидрида кальция повышает фиэикомеханические свойства высокопрочного чугуна в 1,1-1,3 раза, снижает интен" сивность изнашивания в агрессивных средах бол е чем в 2 раза.Испытания на износостойкость вагрессивных средах проводят на роликах диаметром 30 мм при Р - 75 кгс/мм" и Ч = 0,624 см/с с угловой скоростью опережающего ролика 15,2 об/мин при комнатной температуре в парах смеси соляной и азотной кислот (аналогичные условия работы конической пары прямозубых колес).Технико-экономическая эффективность от применения предлагаемой модифицирующей смеси убуславливается повышением служебных свойств чугуна на 307, снижением расхода модификатора на 207 и частичным или полным устранением термообработки.1239162 Таблица 1 Содержание компонентов, мас.7 1 Х Т 1 Состав Магний Графит СаН В 0 э Ферросилиций 10,0 12,0 53 14,5 14,5 20 41 10 14 28 17,0 34 18,0с 20 13,0 43 16,0 13 13 138(известный) 13,0 25 (Силикомишметалл) 42 20 Таблица 2 Структура чугуна, 3 Особенности Остаточное соИеханическне свойст- Интенсив ность иэ ва Количество Степень сведернанив магния в протекания Ударная ределрочОтноперли- феррита та чугуне,процесса тел ро но эудл нен ит гсм/с 0,02 3 60 2,1,9 Э однфикаор проре гнровале полн сть 0,045 062,нащивания в аг -рессив"ных средах,чис,ло цикловяО пироэффект,выброс чугуна иэ Значнтепь ный пнроэффект,выбросчугуна нэ