Модификатор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО 1420055 А 1 диС 22 С 35/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Белорусский политехнический институт(57) Изобретение относится к литейному производству, а именно к составаммодификаторов для высокоуглеродистыхсплавов железа, и может быть использовано при получении машиностроительных отливок иэ высокопрочного чугуна. Цель изобретения - увеличение времени сохранения эффекта модифицированияи снижение величины отбела чугуна,Предложенный модификатор содержиткомпоненты в следующем соотношении,мас.7: кремний 40-55; углерод 0,050,5; алюминий 0,1-1,5; магний 5-10;кальций О, 1 - 1,0; литий 0,2-0,3, кадмий 0,01-0,15; железо остальное. Модификатор дополнительно имеет в своемсоставе литий и кадмий. Кадмий в небольших добавках как поверхностноактивный элемент снижает величинуповерхностного натяжения на границеграфит-расплав, способствует снятиюотбела в отливках иэ высокопрочногочугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ).Модификатор можно рекомендовать дляизготовления ответственных тонкостенных машиностроительных отливокиз ВЧШГ. 1 табл, 1420055Изобретение относится к литейномупроизводству, а именно к составаммодификаторов для высокоуглеродистыхсплавов железа и может быть исполь 95 зовано при получении машиностроительных отливок из высокопрочного чугу на (ВШ 1 Г).Целью изобретения является увеличение времени сохранения эффекта модифйцирования и снижение величиныотбела чугуна.Модификатор содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:Кремний 40-55 15Углерод 0,05-0,5Алюминий О, 1-1,5Магний 5-10Кальций 0,1-1,0Литий 0203 .20Кадмий О, 01-0, 15Железо ОстальноеВыбранные пределы содержания крем ния обеспечивают минимальную температуру плавления модификатора, а следо вательно, хорошую растворимость при вводе его добавки в жидкий чугун. Нижний предел 40 мас.% обеспечивает достаточную графитизацию модифицируемого расплава. Превышение верхнего предела ( 55 мас.7.) ухудшает растворимость модификатора.Углерод в пределах 0,05-0,5 мас.7. повышает графитизирующее воздействие модификатора за счет образования до 35 полнительных центров графитиэации, которыми могут служить микровключения, как графита, так и карбида кремния образование которых термодинамически вероятно при содержании углерода в кремнийсодержащем модификаторе свыше 0,05 мас.%. Превышение верхнего предела содержания углерода не дает существенного увеличения эффекта.Алюминий - сильный раскислитель сплавов на основе железа. При этом, полно связывая кислород, он высвобождает от выполнения этой функции магний, тем самым снижая необходимое для сфероидизации графита количество модификатора. Превышение верхнего предела (1,5 мас,%) может способствовать получению окисных пленок в отливках и снижению механических свойствВЧШГ.Магний в выбранных пределах (5- 10 мас,%) оказывает эффективную сфероидизирующую обработку расплава. Нижний предел (5 мас.7) обеспечивает минимально допустимую вертикальную скорость растворения при внутриформенной обработке расплава, кроме того, при содержании магния ниже нижнего предела требуется повышенный расход модификатора как при внутри= Форменном, так и при ковшевом модифицировании. Превышение верхнего предела по магнию резко ухудшает характеристики и стабильность параметров растворения, наблюдается пирроэффект при обработке, снижается коэффициент усвоения магния.Кальций - вспомогательный элементсфероидизатор, В количествах 0,1- 10 мас,7 благоприятно воздействует на процесс модифицирования, особенно при повышенном содержании серы в исходном расплаве. Превышение верхнего предела замедляет скорость растворения модификатора вследствие шлакования лигатур, при этом для обеспечения удовлетворительной растворимости требуются повышенные температуры (до 1450-1500 С) ввода модификатора,Литий - сильный раскислитель желе; зоуглеродистых сплавов. Раскисление жидкого чугУна благоприятно сказывается на результатах сфероидизирующей обработки, Пределы содержания О, 2-0, 3 мас,7 в модификаторе обеспечивают достаточную степень раскис- " ления расплава, При выборе пределов содержания лития учитывалось также, что процесс раскисления при вводе модификатора происходит в зонах растворения присадки, которые характеризуются повышенным содержанием кремния. Литий при его содержании в модифика-торе 0,2-0,3 мас,7. способен дораскислять жидкий чугун в высококремнистых микрообъемах, при этом образуются дополнительные центры кристаллизации графита в виде окислов лития. Поверхность подобных неметаллических включений, а также сульфйдов, окислов и оксисульфидов кальция, магния, алюминия может графитиэироваться избыточными углеродсодержащими фазами (углеродом и карбидом кремния), что повышает графитизирующий потенциал обработки.Кадмий в поверхност-активный элемент, аналог висмута. Расплав магниевого чугуна характеризуется повышенным поверхностным натяжением на границе графит в . расплав, что приводит к быстрой дезактивации центровМодификатор преимущественно длявысокопрочного чугуна, содержащий кремний, углерод, алюминий, магний, кальций и железо, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью увеличения времени сохранения эффекта модифицирования и снижения. величины отбела чугуна, он дополнительно содержит литий и кадмий при следующем соотношении компонентов, мас.7.:Кремний 40-55 Углерод 0,05-0,5 Алюминий О, 1-1,5 Магний 5-10.Кальций О, 1-1,0 Литий 0,2-0,3 45Кадмий О, 01-0, 15 Железо Остальное Химический состав 2 Пределы содернания ингредиентов Велнремя твов ффек феро щцнощ чинаотбела,а Ре Ьмм его циро Я мнн ання 70 15 1,5 2040 005 01 5 з Осталь ное 0,2 О,О -"- 6вест ный Средний Предлагаемый . Ники 0,5 0,25 0,08 -"- 1 0 0 Э О 15 -"2 0,25 0,8 7 12 8,5 14 6,0 1 5 1 ерхний 3 142005графитизации, Поэтому максимальныйграфитизирующий эффект достигаетсясразу после ввода модификатора врасплав, при дальнейшей термовременной выдержке он быстро падает за счет5 дезактивации - "сбрасывания" углеродного слоя с неметаллического включения, Ввод в расплав высокорафинированного магниевого чугуна небольшихдобавок (в пересчете на содержаниев чугуне концентрация кадмия составляет 0,0002-0,0035 мас.7.) поверхностно-активного элемента за счет снижения поверхностного натяжения можетстабилизировать активное состояниецентров кристаллизации и увеличитьвремя существования графитизирующегоэффекта, Превышение верхнего пределасдержая кадмия (О, 15 мас,7.)модификаторе может привести к сильной блокировке центров графитизациии в конечном итоге к обратному явлению - отбелу ВЧШГ.П р и м е. р, Технология получения 25модификатора включает сплавление ферросилиция с магнийсодержащими компонентами, В качестве последних можноприменять металлический магний, атакже отходы магниевого сплава (307 от веса магния), имеющего состав,7: литий 7,5-8,5; кадмий 1-5; магний ,остальное,Для сравнительного испытания известного и предлагаемого модификаторов исходный чугун состава, мас.7.: углерод 3;6;кремний 0,5-2,5, марганец 0,2; хром 0,1, сера 0,02, выплавляли в силитовой печи. Технология получения высокопрочного чугуна включала обработку расплава в тигле известным и предлагаемым модификаторами в количествах 6 и 2 соответственно.Часть жидкого чугуна заливалась в песчаные пробы для определения величины отбела, другая часть подверга 54лась термоанализу. В качестве критерия "живучести" использовалось время исчезновения эффекта модифицирования, т,е, время выдержки расплава после ввода модификатора, за которое температура начала эвтектической реакции (она характеризует склонность чугуна к отбелу) модифицированного расплава сравнивалась с температурой эвтектической реакции исходного чугуна. В качестве последнего применялся чугун одного химического состава с модифицированным, но обработанный с целью сфероидизации графита никель- магниевой лигатурой.Химический состав испытанных модификаторов и результаты сравнительной оценки известного и предлагаемого модификаторовпредставлены в таблице. По результатам испытаний видно значительное увеличение живучести эффекта модифицирования при использовании предлагаемого модификатора и снижение отбела ВЧШГ. Формула изобретения1420055 Продолжение таблицы ческий состав 3 твов фе с одифи ейияД 05 -"йего 35 О, О О, 05 ъае верхиего 75 О,0 5 03,5 е й й е. 62 ийй, Ь33 мм оставитель Н. Шепитьехред М.Ходанич едактор Т, Лазоренк г Корректор ипенк 7 Тираж 595ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий3035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/ аказ 4293 одписно Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгоро Проектная, 4