Способ модифицирования чугуна

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 648 0 1)5 ЗС)Б ЛИСАНИ ТЕНИ спортного м Изобретение относитсизводству, а именно к по отливок с высокимийствами. я к литейномулучению чугуна.механическими ии способ- исталлизаГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРЬ 676623, кл. С 21 С 1/00, 1977.Авторское свидетельство СССРВ 692858, клС 21 С 1/10, 1977,ф 4) СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯГУНА(57) Изобретение относится к литейнпроизводству, а именно к получению лит Целью изобретения является повышение механических свойств чугуна за счет получения в его структуре вермикулярного и шаровидного графита.Предлагаемый способ модифицирования чугуна включает введение в чугун смеси, содержащей силикобарий и силикокальций, в количестве 1,5-2,5 от его массы при содержании силикобария в смеси 40-60 масКоличество и состав смеси выбраны, исходя из физико-химического влияния ее компонентов на процесс образования вертикулярного и шаровидного графита в чугуне.Барий и кремний в силикобарствуют образованию центров кр ного чугуна с высокими механическими свойствами, Целью изобретения является повышение механических свойств чугуна за счет получения в его структуре вермикулярного и шаровидного графита. Способ модифицирования чугуна включает введение в чугун смеси, содержащей силикобарий и силикокальций в количестве 1,5-2,5 от его массы, при содержании силикобэрия в смеси 40-60 мас.,б. Применение способа позволяет получить чугун с пределом прочности 390-520 МПа и твердостью по Брюнелю 195 - 276 кг/мм за счет содержа 2ния в структуре чугуна 80 - 98 вермикулярного графита и 2-20;/б шаровидного графита. 3 табл. ции графита в расплаве чугуна. Барии активно способствует очистке расплава чугуна от примесей. Введение силикобария в расплав в чугуна способствует графитизации чугуна и 0 д, образованию в его структуре вермикулярного и шаровидного графита, Для эффективной очистки расплава чугуна от примесей, способствующей образованию в нем верми- Ф кулярного и шаровидного графита, в него ОО необходимо вводить 1,б,б% смеси от мас. Сад . сы расплава чугуна. При введении в расплав чутунасипикобария в количестве более ббвмвввЪ от состава модифицирующей смеси в чугуне могут накапливаться неметаллические включения, снижающие его свойства.Кроме того, при введении в расплав чугуна более 600/б ЯВа в структуре чугуна образуется повышенное количество графита больших размеров, снижающих его свойства. При введении в расплав чугуна менее 40 б/О 3 Ва от состава смеси не происходит-достаточной очистки расплава чугуна от примесей,Содержащийся в силикокальции каль. ций способствует очистке расплава чугуна от примесей, а кремний - образованию центров кристаллизации графита, при этом кальций способствует отбелу чугуна. Введение Я 1 Са в расплав чугуна способствует его рафинированию от примесей и образо,ванию в его структуре вермикулярного ишаровидного графита. В то же. время при введении в расплав чугуна Я 1 Са на его частицах образуется шлак из оксидов, снижающий его усвоение и требующий повышенного его расхода.Поэтому при введении в расплав чугуна более 60% Я Са от модифицирующей смеси может происходить отбел отливок и их загряэнение неусвоившимися его частицами в виде шлака, снижающими их свойства и являющимися причиной их брака. Уменьшениесодержания Я 1 Са в модифицирующей смеси менее 40% приводит к повышению содержания в ней Я 1 Ва более 60%, что влечет, описанные недостатки. Оптимальным является состав смеси, содержащий 40-60% ЯВа и 40 - 60,СЯСа.При введении в расплав чугуна менее 1,5% от его массы модифицирующей смесине происходит эффективная его очистка от примесей и образование вермикулярного и , шаровидного графита, а введение модифицирующей смеси более 2,5% от массы расплава приводит к тому же иэ-за "перемодифицирования",П р и м е р. Выплавляют в индукционной электропечи чугун состава, мас.%: С 2,9 - 3,6;Я 1,8 - 3,3; Мп 0,5-1,5; Я до 0,1; Р до 0,15; Реостальное, и модифицируют его расплав предлагаемой смесью в количестве 2,0% от его массы (табл. 1) и в количестве 1,3 - 2,7% от его массы (табл.2). Иэ модифицированного смесью чугуна получают в песчаных формах отливки и определяют их механические свойства и структуру чугуна по стандарту,Результаты испытаний приведены в табл. 1. Они показывают, что наиболее высокие механические свойства чугуна достигаются при предлагаемом соотношении компонентов в модифицирующей смеси (составы 2-4). Выход составов смеси эа пределы предлагаемых соотношений в ней компонентов (составы 1 и 5) приводит к снижению механических свойств чугуна.Так, состав 1 (табл.1) с содержанием более 60% Я 1 Ва приводит к снижению о,(предела прочности) и НВ (твердости) чугуна вследствие образования в его структуре повышенного количества феррита и повышен 5 10 15 20 30 35 40 50 55 ного количества включений графйта больших размеров, а состав 5 с содержаниемболее 60% Я 1 Са приводит к снижению ов ирезкому повышению НВ чугуна, связанномус образованием пластинчатого графита ицементита в его структуре.В табл,2 приведены результаты испытаний, показывающие, что наилучшие механические свойства чугуна достигаются привведении в его расплав смеси предлагаемого состава в количестве 1,5-2,5% от егомассы,При введении в расплав чугуна менее1,5% смеси от его массы в структуре чугунаобразуется более 70% пластинчатого графита, менее 30% вермикулярного графитаи более 10% феррита, резко снижающиезначения ив и НВ чугуна. При введении врасплав чугуна более 2,5% смеси от его массы в структуре чугуна образуется более 70%пластинчатого графита, до 20% феррита идо 15% цементита, резко снижающие значения о, и НВ или резко снижающие сЪ иповышающие НВ его, приводящие к отбелуотливок,В табл. 3 приведено сопоставление влияния на структуру и свойства чугуна предлагаемой модифицирующей смеси иизвестной при введении их на нижнем иверхнем пределе, установленного оптимального расхода и при нижнем и верхнемсодержании в ингредиентах смеси элементов Му, Ва и Са.Предлагаемые смеси 1 и 2 (табл. 3) приих расходе на нижнем пределе вносят в чугун бария с кальцием 0,45% от его массы, асмеси 3 и 4 при их расходе на верхнемпределе вносят в чугун бария с кальцием0,60% от его массы и не вносят магния. Приэтом обеспечивается в структуре чугуна 9890% вермикулярного графита и 2-10% шаровидного графита. Таким образом, прирасходе предлагаемой смеси 1,5-2,5% в чугун вносится барий с кальцием 0,45-0,60%5 от его массы, что обеспечивает стабильноеполучение чугуна с вермикулярным графитом по стандарту.Известные смеси 5 и 6 (табл,З) при ихрасходе на нижнем пределе должны содержать магний. барий и кальций в компонентах смеси на верхнем пределе, поэтому онивносят в чугун 0,08% магния и 0,204-0,207%бария с кальцием от его массы. Известныесмеси 7 и 8 при их расходе йа верхнемпределе должны содержать магний, барийи кальций в компонентах смеси на нижнемпределе, поэтому они вносят в чугун 0,08%магния и 0,24% бария с кальцием от егомассы.1696483 Таблмца 1 Иеханические свойства чугуна Структура чугуна Смесь Состав смеси, мас.в (расход смеси,2 от массы расллава) Количество графита навлнфе 2 основа,2 форма ектчений граФита 2 Длинавключенийй гра" фита,мкм ЬИПа нВ,кг/ммт18 о 372 9 о1245-9045-180 1215-9045-90 1015"4545-90 815"4545-90 545"90 9 о 1 о96 4100 вг(9 о) вг(1 о) вг(87) щг(13) вг(8 о) Вг(го) вг(95) ЫГ(5) ВГ(85) ПГ(15) 390 195 238 52 о 1 ОО . 276 494 зоз 1 О 100 4 Таблица 2 Иеханнческие своиства чугуна Структура чугуна Расход смеси, 2 отмассы распла- ва Состав смесиа Сиесь Иеталлнческалоснова е Графит ба но,ИПа кг/мма ДлинаКоливклоче"(часта нийна ели мкм фе,Соотно шенкавключенийа форма вктаче- ний Пе рг фер лит рит нти 81 са 4 Вг+пГ 20+80 45-180 15 70 30 Э 60-750 Вг+Ыг 95+5 45-180 13 90 10 45-90 .,вг+шг 87+13 45-180 . 12 96 .4 15 90 Вг+Вг 90+10 45- 180 2 15-45 ВГ+ПГ 30+70 45-90 9 80 20 2 90-360 ВГ+Лг 30+7045"90 14 80 20 180-Э 60 Вг+Яг 93+7 45-180 12 96 15"45 В Г 80+20 45-90 10 100 15"45 Вг+ШГ 88 ь 12 45-180 9 100 - 2 15 90,о 10 98 88 227 Эоб зса 50 505 20 52 о 23 г+в г,о ВСВа 24 г,5 30+70 45-909 оо оо вг+пг Известные смеси 9-14 расходуются в количестве 1,5-4)( от массы чугуна и вносят в него 0,08 - 0,093 магния и 0,20-0,374 6 бария с кальцием от его массы.Все известные смеси исключают отбел клина и обеспечивают получение в структуре чугуна лишь шаровидной формы графита, т,е. введение этих смесей обеспечивает получение чугуна с шаровидным графитом по стандарту,Предлагаемая смесь вводит в чугун 0,45-0,60 от его массы бария с кальцием, что обеспечивает получение чугуна с вермикулярным графитом,Известная смесь в чугун вводит 0,08- 0,12 магния от его массы и 0,18 - 0,42 бария с кальцием от его массы, что обеспечивает получение чугуна с шаровидным графитом. 5 Формула изобретения Способ модифицирования чугуна, включающий введение в чугун смеси, содержа.щей силикобарий и силикокальций, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышениямеханических свойств чугуна за счет получения в его структуре вермикулярного и шаровидного графита, смесь вводят в расплав чугуна в количестве 1.5-2,5 от его массы 15 при содержании силикобария в смеси 40 - 60мас.%,Смесь Состав смеси,2 РасходсмесиФ отмассыраспяв"ва Структура чугуна Механическиесвойстве чугуна Графит Металлическая основа,ее ч г Пер- фер- Целит рит ментит т гев юва,бз ИВМПа кгlммв формавключений Коли-. честв шлифа 13 90 10 10+90 45.180 90-180 98+2 45"90 15-45 95+5 45-90 45"90 97+3 45-90 15"45 25+7 д45.180 90" 180ВГ+ПГ 11 96 4 379 229 4 494 276 7 437 290 15 241 375 ВГ+ИГ 8 , 100 7 100 5 100 В(Вв 40 2,0 ВГ+ЫГ 2,5 ВГ+12 Г ВГ+ПГ 7 1 Таблица,з Расходснеси,Вотюссючугуна Состав смеси 2 содаркание Ив Вв и Са в составллкаих снеси) Глубинаотбела наквмах Нвхаюические свой. стев чугуна Форма иколичество даннойФорме грвф 1 та, а Вносится смесью в вмдкий чугун В от несси чугуна Смесь тте гебвийе ИВ Ва Св . Вв+Св ИВ,кггиЗакз 4277 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открь)тиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/Р) Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 1 ЗВВа(ЗО) 40; Б(са(ЗО) 602 Заоа(30) 60 ЗВСа(30) 403 Б(Ба 30) 4 ОР .Баса(ВО) 6 О4 БаВа(20) 601 Баса(30) 405 РеваИВ(10) 53,51 Б(Ва(30) 225;Баса(30:, 246 Ров(ИВ(10) 53,51 Зава(ЗО) 28,5Баса(30 187 РвваИВ(5) 400 Ревавв(10) 25)Баса 10) 358 РеЗЗМВ 5) 40; Ревава(10),40;Баса 10) 209 Рев(МВ(О) 54 З(Ва(30) 28; Баса(303 18ФО РеваИВ(0 40 Бава 36) 201 Зса(10) 4011 РеваМВ(5) 751 Заоа (30) 11 ПБЮСе(30) 1112 РевИВ(5) 55 ЗаВв(30) 12 Зса(10) 3313 уевИВ(10 20;Реваак 10) 73 Засв(30) 714 РеваИВ(10) 201 РеЗ(Ба 10) 601 Засв,10) 20 1,5 4,0 4,0 15 2,6 2,5 3,0 4,0 4,0 0,08 0,08 0,08 6,08 0,08 и, о 94. о, оаз 0,08 О 08. 0,124 0,10 О, 16 О, 13 0,120 0,105 О, 108 0,290 0246 0,08 .0,14 0,08 0,08 0,08 0,080 0,099 0,084 0,080 0,204 0,24 0,24 0,21 0,20О,80 0,217 0374 О,З 2 О ИГ 100 ЮГ 100 ВГ 100 ВГ 100 вГ 106 ЮГ 100 ИГ 100 ЮГ 100 ВГ 100