Модификатор для серого чугуна

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦМАЛИСТИЧ ЕСНИРЕСПУБЛИН С 22 С 35/О ИТЕТРЫТИЯМ ГОСУДАРСТВЕННЫИ НПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОПРИ ГННТ СССР ния ится к литейномуно к составам оминии-2 КремнийЭМ торов, применяе разностенныхественного серо 0,3-5,4-8,0 снижение отбеости разностен е механических,3-1,1стальное жащий алюминий,н реакцию с селанкие включения ные элеме зо, допол медь, мар ты,ительанец, соотмельчению эвтекаллической матриеских свойств следующмас.%:(71) Белорусский политехнический ин ститут и Производственное объединение "Павлодарский тракторный зянодп (72) Г,Ф,Андреев, М.И,Бондарев, В.ИМихайловский, Я,И,Гельбштейн, Б,В,Кюн, А,И,Руденко, В,А,Чайкин и В.М.Ткаченко(56) Авторское свидетельство СССР Р 1275056, кл, С 22 С 35/00, 1986,Авторское снидетел ство СССР У 121777, ,кл. С 22 С 35/00, 1984. (54) ИОД 11 ФИКАТОР ДПЯ СЕРОГО ЧУГУНА (57) Изобретен,:е относится к литейн му произнод тву, з частности к составам модификаторов. применяемых при производстве рязностенных отливок и высококачествгнного серого чугуна,Изобретение относпроизводству, а именкомплексных модификаемых при производствотливок из нысококачго чугуна,Цель изобретенияла, выравнивание твеных отливок и пов,пдесвойств чугуна,.Модификатор, содекремнийл, редкоземелькальций, барий, желено содержит магний,углерод и свинец приношении компонентов,ЯО 14584 Цель изобрете - снижение стбеля,ныряниианне твердости рязностенныхотливок. 1 од 1 лфикатор содержит алюминий, кремний, редкоземельные металль.це-,иеной группы, кальций, магний,марго.ец, углерод барий, медь исвинец прн следующем соотношении компонентов, мас.%: алюминий 20-60кремний 12-24; РЗИ 11 -22; кальций0,3-5,0," г агний 2-5,0; медь 4-7," марганец 3-8; барий 4-8; свинец 02-2,0углерод ,3-1,1; железо остальное.Дополнительный ввод углерода, магния,марганца, меди и свинца способствуетповышению графитизирующей способности модификатора и стабилизации перлита в чугуне, особенно ь. толстых сечениях. Одновременное снижение твердости н тонких сечениях гарантирует хорошую обрабятывяемость литья на автоматических линиях. 2 табл,ИарганецУглеродЖелезоМагний., вступаярой, образует тугочто способствует итического зерна меи повышению мехянич3 14584 чугуна, Снижение концентрат(ии .:агния нике 2 МЯП.% в модификаторе приводит к ухудшению этих характеристспс, а повышение его концентрации более5 5 мяс,2 - к значительному пирроэффекТу еМедь способствует церлитизации металлической матрицы в чугуне и не"- которому повьппению твердости в тол 1 стых сечРниях отливок, Нижний предел содержания меди в моп;ификаторе(,4 мас,/,) обусловлен сье перлитизиру - ющлм воздействием на структуру отли,вок. Верхний и;редел ( мас.l) уста новлен исходя из возмс)жнос)ти появления кромочного отбела при содержании других компонентов в составе модификатора на нижнем уровне,Марганец является перлитизатором, 20способствует повышению твердости чугуна, особеннб в толс.ых сеченияхотливки, Нижни:й предел содержания марганца (3 мас,%) обусловлен ь(ачалом проявления его действия, а верхний(8 мас ) - всзможнос"ью возникновения отбела чугуна.Углерод активизирует процес:с гра ФитооорЯзования в чуг"Гне при его Обработке модификатором Нижний предел 30(,0,3 мас. ) углерода и модификаторенедостяточен дпя п 1)ояиления Грасзито-.образующего эффек;га,верхний 11 мас. )обусловлен труднос.тью растворения углерода в модификаторе,при его производстве.Кальций эффективно связывает еру,При уменьшении его концентрации ниже0 р 3 мас е /о армен ьшается оьщая эффсктивность модиФикатора, ч.о сказьпается 40на уровне механически свойств. Увеличение концентрации кальция выла5,0 мас,l затрудняет растворение модификатора.Барий, обладая большим сродством 45к сере, позволяет эффективно переводить ее в связанное состои.ние, с образованием нераствос)имых сульфидов бария, Вместе с тем при рас гворении избыточного количества несвязанного бария в чугуне происходит Ферритизацияметаллической основы и снижение еготвердости. При этом улучшается обрабатывЯемосгь повР 1)хностей тонкихчастей отливок. Нижнии предел содетжания бария в модификаторе (4 мас.%)обусловлен необходимэстью обеспече-=ния достаточно высокой десульфирующей способности верхний (8 мас,7 1 5требованием сохранения высокой концентрации других элементов, входящих в состав модификатора.Ввод в состав модификатора редкоземельных элементов цериевой группы способствует более полной десульфурации чугуна. Сульфиды церия,будучи более тяжельгми, чем сульфиды магния и кальция., остаются в металле, что способс)вует увеличению количества центров графитизации углерода, тем самьп 1 снижая вероятность образования структурно-.свободных карбидов.Нижний предел содержания РЭМ в модификаторе (11 мас,Е) обусловлен необходимостью достижения достаточно высоких механических свойств чугуна при уменьшении его склонности к отбелу, Верхний предел (22 мас, ) ограничен из-за необходимости сохранения небольших различий твердости в тонких и толстых сечениях отливок.Алюминий введен в состав модификатора в качестве раскислителя чугуна, Раскисляя расплав, алюминий усиливает действие бария, кальция, магния и РЭМ, так как сни)кается расход этих элементов на связывание кислорода. Кроме того, апюминий насьппает активность углерода в чугуне, ,способствуя его осаждению на зародышах графитной фазы, Однако при избыточных концентрациях алюминия возмсжно образование комплексных алюмокарбдов железа, что может способствовать повышению твердости чугуна, В связи с этим верхний предел содержания алюминия ограничен 60 мас,%. Снижение концентрации алюиния менее 20 мас.приводит к ухудшению растворимости модификатора и уменьшается его раскисляющая способностьВвод кремния в остав модификатора гриводит к повышению активности углерода и усиливает графитизацию чугуна, особенно в присутствии неметаллических включений окислов и нитридов алюминия а также сульфидов РЭМ. При содержании кремния менее 12 мас.% снижается графитизирующая способность модификатора. Увеличение доли кремния более 24 мас.2 не приводит к еес;ущественному насьппению.Ввод свинца в сос.гав модификатора при повьппеннои степени рафинирования расплава по сере способствует измельчению и приданию более компактной формы включений графита.При содержании свинца менее0,2 мас.7. в модификаторе не нзблюдается заметного изменения размеровграфитных включений, .Увеличение егосодержания более 2,0 мас.7 ухудшаетпроцесс графитизации.Для выплавки модификатора применяли печь типа ИСТ,06, В шихту дляпроизводства модификатора входят 10сплавы алюминия либо их технологический возврат; лигатура ФСЗОРЗМЗО илимодификатор МЦ, содержащие редкоземельные металлы цериевой группы;кальций в составе СК; подшихтовку 15по магнию, меди, марганцу и свинцуможно проводить выбором для плавкисоответствующего алюминиевого сплава,а также используя соответствующие технически чистые металлы и ферромарганец; барий вводится в составе лигатуры ФСБа 20. Углерод поступает вмодификатор в составе ферросплавов,также как и железоДля получения углерода в модификаторе на верхнем заявляемом пределе вводимые ферросплавы должны быть предварительно науглерожены, так как введение углерода ввиде графита или коксика в составготового жидкого модификатора затруд- З 0нено,Для проведения сравнительных испытаний известного и предлагаемогомодификаторов в индукционной печиИСТ,06 переплавляли возврат литья 35чугунолитейного цеха, Химический состав чугуна перед заливкой его в формы содержащий 7: углерод 3,0; кремний 2,0; марганец 0,6; хром 0,15; сера 0,1, Температуру чугуна при заливке контролировали термопарой ПП,которая составляла 1360 С. В формерасполагали по 4 трехступенчатых плиты высотой 50 мм, длиной 120, толщина стенок: тонкой 5 мм, средней 15 мм, 5толстой 40 мм. Из средней и толстойстенки вырезали образцы на растяжение, Твердость чугуна оценивали в середине каждой ступени. Средние значения твердости и прочности чугуна 50в различных сечениях при применениимодификаторов, известного на среднем и предлагаемого на нижнем, среднем,верхнем, а также ниже нижнего и вьппеверхнего уровнях содержания компонентов (табл,1) оценивали в каждой форме по результатам четырех испытаний,Отбел контролировали по двум клиновым пробам, расположенным в каждойформе. Модификаторы применяли в вкделитых вставок массой 0,1 Е от металлоемкости формы и устанавливали подстояком,Результаты экспериментов приведены в табл,2,Сравнительный анализ результатов,полученных при использовании известного и предлагаемого модификаторов,показал, что при использовании предлагаемого модификатора достигаетсянаиболее высокий уровень свойств вотливке, при этом снижается отбел,повышается твердость в толстых и понижается в тонких сечениях отливки. Одновременное снижение твердости в тонкж: стенках гарантирует хорошую обрабатываемость литья, что особенно важно при обработке заготовок резанием на автоматических линиях. Формула изобретенияМодификатор для серого чугуна, содержащий алюминий, кремний, кальций, редкоземельные металлы цериевой группы, барий ижелезо, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью снижения отбела, выравнивания твердости разностенных отливок и повьппения механических свойств чугуна, он дополнительно содержит магний, медь, марганец, углерод и свинец при следующем соотношении компонентов, мас,И:Алюминий 20-60Кремний 12-24РЗМ 11-22Кальций ОьЗ 5 эО Магний 2-5,0 Медь 4-7Марганец 3-8Барий 4-8Свинец 0,2-2,0 Углерод 0,3-1,1 Железо Остальное458415 Таблвца ИоднФнхатор Уровень соСодерхаиие хоипонектов, иас,Х дерхання ин Тградиентов А 151РЗИСа68СцЪВаРЬ С Ре Ивпестныйнв НВ 210 50 215 2 0 225 210 200 200 200 200 О 5 170 220 240 2 З 2 ЗО 220 6 230 2 ЗО З ОЗО 200 Со с тави тель А . Бармько вТекле в И, (явьк Корректор М,Самборская Редактор 11.Кидтулине За(ав 329/ЗО Тираж :70 одпсноеБНИБ 1 Госуарствеого ком 3 тетг по изобретениям и открьтиям при ГКНТ СССР 11 З 035 (осква, )-35 Раушская Баб., д, 4/5 Прои яводс тве "но-"05 и Гр ЩГес кое по едгои 5 те Г . ужГород ул (151 сект ва я 4 Средний 40 Ниаинй 50 иге инннегс 60 Верхний 20 Выше верхнего 20 ПриеяЕЬО,Й МОдификаТор 18 22 5 О 5 7 8 2 24 5,0 5,0 8 9 2,0 ,3 1,2Отбел,ММ