Модификатор для чугуна

СОЮЗ СОВЕТСКИ СОЦИАЛИСТИЧЕСК 1723 А ЕСПУБЛИ 35/00 51) ИЯ ИДЕТЕЛ ЬСТВУ ТОРСКО.Жуков и Т.И.Епур тельство ССС35/00, 1977.тельство ССС35/00, 1979. 25-355 - 15Остальноугуна, представляюс медью и цинком, соплавких химическиа с медью СваТцинком - ЕПТе.СмТев(на и рим750-800 С и плотннение ЕпТе имеет т(б) 5,6 г/см . дификатор чсплавтеллурановном из туний теллурмер, СщТез) иединения) имеют т,плсмз, а соедиС и плотность щий остообои тво о:,(на о 4 ТеЗ,г/240.пл ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗС) Изобретение о в частности к мод может быть исполь вании чугунов разлЦель изобрете ла прочности чугу сохранении уровняВ модификатор теллур, дополнител при этом модифика собой сплав при с компонентов, мас.МедьЦинкТеллур тносится к металлургии ифицированию чугуна,.и зовано при модифицироичного состава.ния - повышение предена при растяжении при твердости.для чугуна, содержащий ьно вводят медь и цинк, тор чугуна представляет ледующем соотношении(54) МОДИФИКАТОР ДЛЯ ЧУГУНА (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для модифицирования чугуна, Цель изобретения - повышение предела прочности чугуна при растяжении при сохранении уровня твердости. Модификатор для чугуна содержит, мас.%: Со 25 - 35; Еп 5 - 15 и Те остальное, При использовании модификатора для обработки чугуна повышается предел прочности в 1,1 - 1,26 раза, при сохранении уровня твердости в интервале 160 - 207, 3 табл,Сплав, содержащий 25-35% Сц - 5% Еп и остальное - теллур и представленный в виде тугоплавких химических соединений - теллурида меди, теллурида цинка, имеет т.пл. 850-900 С, что обеспечивает высокую степень усвоения компонентов модификатора (например, теллура до 70-90%), тем самым повышается надежность модифицирования чугуна, а также имеет плотность 7,0-7,2 г/см, достаточную для обеспечения погружения модификатора в расплавленный чугун. Благодаря тому, что теллур вводят в жидкий чугун в виде сплава, состоящего в основном из тугоплавких теллуридов меди и теллуридов цинка, процесс модифицирования протекает стабильно, а элементы, входящие в состав предлагаемого модификатора, такие как медь, цинк и теллур, увеличивают надежность модифицирования чугунов различного состава, способствуя тем самым перлитизации металлической матрицы и измельчению структуры, что, соответственно, вызывает повышение прочности.В зависимости от химического составачугуна предлагаемый модификатор можетприменяться самостоятельно или в комплексе с графитизирующими присадками, например ферросилицием, силикобарием,алюминием, ЖКМК, РЗМ и т.п.Оптимальное количество вводимого всерый чугун модификатора составляет0,005 - 0,015% от массы жидкого металла. Вкачестве стабилизирующей и отбеливающей присадки модификатор для чугуна вколичестве 0,005 - 0,30% от массы жидкогометалла может применяться в производствелегированных чугунов, высокопрочного чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом, ковкого чугуна и т.д.П р и м. е р. Выплавку модификаторачугуна производят в нагревательной печисопротивления, снабженной вентиляционной вытяжкой, в графитовом тигле под слоем легкоплавкого защитного флюса. Флюсдобавляется в количестве 10-20% от весарасплавляемого шихтового материала ипредставляет собой эвтектическую смесьсолей чаС и КС в отношении 1 Л.В качестве шихтовых материалов длявыплавки модификатора чугуна используютмедь М 2 (ГОСТ 859-78), теллур техническийТ 1, (ГОСТ 17614-72), висмут Ви 1 (ГОСТ10928-75), цинк ЦЗ (ГОСТ 3640-79).Плавку шихтовых материалов производят в следующей последовательности; нагрев до 350-400 С; выдержка 0,3 ч; нагревдо 600 С; выдержка 0,3 ч; медленный нагревдо 800-850 С со скоростью 2 градмин; выдержка 0,5 - 1,0 ч; разливка готового расплава в Формы,Для компенсации угара допускаетсяувеличение навески теллура на 10-15%(сверх 100%).Выплавка модификатора чугуна, представленного в виде сплава и состоящего восновном из химических соединений теллура с медыю и цинком, может производитьсяв следующем порядке,Испытаны составы известного и предлагаемого модификаторов для чугуна.1. Раздельно по каждому соединению.Для получения соединения СцвТеы(например, Сц 4 Тез) в тигель загружают 60мас,% теллура, остальное - медь. Нагревшихты осуществляют до 800-850 С по приведенному температурному режиму. Дляполучения соединения ЕпТе загружают 66мас.% теллура, остальное - цинк, При выплавке соединения 2 пТе шихту нагреваютдо 800 - 850 С произвольно, затем нагревидет со скоростью не более 2 град/мин до1000-1200 С с выдержкой при этой температуре в течение 0,5-1,0 ч. Готовый модификатор дробится и добавляется в чугун в виде механической смеси соединений СцТеи 2 пТе, при этом надолю соединения СцпТепдолжно прихо 5 диться 60-90% от общей массы навески модификатора, а на соединение 2 пТе -40 - 10%, или в виде сплава, полученного присмешении расплавов СцТе, 2 пТе с последующей кристаллизацией готового10 сплава при соблюдении следующего соотношения элементов, мас.%: медь 25-35;цинк 15 - 5; теллур остальное.2. Совместное расплавление всех компонентовдля получения модификаторачугу 15 на в виде сплава, состоящего в основном изтугоплавких химических соединенийСцТеи 2 пТе, в графитный тигель загружают исходные компоненты в следующемсоотношении, мас,%:20 Медь 25-35Цинк 15 - 5Теллур остальноеДля уменьшения угара теллура при выплавке сплава шихтовые материалы загружа 25 ют в тигель в следующей последовательности:теллур, цинк, медь, флюс,Сплав, содержащий 25 - 35% Сц и 15 - 5%2 п, и остальное -теллур и состоящий в основном из тугоплавких химических соединений30 теллура с медью и цинком, имеет Фиолетовыйцвет, легко дробится, при температуре 850900 С имеет кашеобразное состояние, поэтому для разливки его в формы нуженперегрев до 950 С. Угар цинка и теллура под35 слоем флюса КаС - КС незначителен.Получен н ые составы известного и и редлагаемого модификаторов чугуна испытывали при модифицировании чугуна. Анализэкспериментальных данных показывает,40 чтосплав 1 имеет малую плотность, поэтомуон не погружается в жидкий металл, а оставаясь на поверхности расплава, не оказывает необходимого модифицирующегодействия на чугун, а сплав 5 недостаточно45 тугоплавок, при этом наблюдается эффекткипения и модифицирующий эффект в чугуне вновь снижается. При содержании в модификаторе чугуна, содержащего,% . медь25, цинк 15; теллур - остальное (сплав 2), его50 плотность становится достаточной для погружения в жидкий чугун,При содержании в модификаторе цугуна, содеркащем,%: медь 35; цинк 5 теллур 55 остальное (сплав 4), его тугоплавкость становится удовлетворительной для оказания действенного модифицирующего эффекта на чугун,Это позволяет считать концентрационный интервал компонентов в предлагаемом1723174 Таблица 1 модификаторе чугуна оптимальным (сплавы 2,3 и 4),Известный модификатор чугуна показал хорошее погружение в жидкий металл, однако наблюдался небольшой эффект кипения. Для изучения модифицирующего эффекта предлагаемого и известного модификаторов чугуна проводилось модифицирование чугуна с изучением его структуры и механических свойств. Для этого проводили выплавку серого чугуна в индукционной печи ИСТс кислой футеровкой(табл, 2). Модифицирование производили в 150-килограммовом разл и воч н ом ковше и ри 1340-1400 С и в литниковой чаше формы,Для определения модифицирующего эффектана микроструктуру и прочность чугуна отливали цилиндрические пробы диаметром 30 мм и высотой 340 мм, из которых вытачивали стандартные образцы диаметром 20 мм для определения предела прочности чугуна на растяжение.Результаты испытаний исходного и модифицированного чугуна представлены в табл. 3,При введении в жидкий металл эвтектического состава предлагаемого модификатора чугуна в. количестве 0,005 - 0,015 от массы жидкого металла эффект модифицирования наиболее существен, например, за счет наибольшего прироста механических свойств, Это позволяет считать для серого чугуна звтектического состава данный количественный интервал предлагаемого модификатора чугуна оптимальным, Проведенные исследования показали, что известный модификатор чугуна имеет меньший модифицирующий эффект, что нашло отражение в приросте предела прочности на растяжение оь модифицированного чугуна (табл. 3). Предлагаемый модификатдр чугуна обеспечивает более высокий прирост механическихО свойств при меньшем расходе модификатора.Проведенные исследования показали,что для высокопрочного чугуна с шаровид 5 ным.и вермикулярным графитом оптимальной является присаДка в расплав0,005 - 0,015 о(от массы жидкого металла)предлагаемого модификатора чугуна, Дляковкого чугуна и легированного чугуна (на 10 пример, высокохромистого) оптимальной является присадка в расплав 0,005 - 0,30 мас.,Технико-экономическая эффективностьпредлагаемого изобретения, в сравнении сизвестным заключается в появлении воз 15можности модифицирования и повышениимеханических свойств около 3 млн.т чугунных отливок в год, выплавляемых из низкомарочных эвтектических чугунов внебольших цехах и участках, не приспособ 20 ленных для получения высококачественногосерого чугуна. Кроме того, экономическийэффект получен при применении предлагаемого модификатора взамен дефицитноговисмута в производстве ковкого чугуна,25 В. табл. 1 приведено содержание химических элементов в модификаторах чугунаразличного составаВ табл, 2 приведено содержание, элементов в различных составах серого чугуна,30 выплавленных для испытаний модификаторов,В табл. 3 показано влияние модификаторов на механические свойства серого чугуна.35 Формула изобретения, Модификатор для чугуна, содержащийтеллур,отл ича ю щи йсятем, что,с цельюповышения предела прочности чугуна прирастяжении при сохранении уровня твердо 40 сти, он дополнительно содержит медь ицинк при следующем соотношении компонентов, мас. О ;Медь 25-35.Цинк 5-1545 Теллур Остальное1723174 Таблица 2. аблицэ 3 вПлавка чугуна анически ерого чу своистванаримеча Сплав мо"дификато"ров авердостьНВ Предел прочнос на раст жение,б, МПа 182 257 2 оз 174 Без модиф.о,оо 70,0070,007,200 2 о 7 207 190 6 1 огрувидкид но Сплав нжаетсячугун,сугорает 236 23 о 2 О 1 143171 Влияние 00042-ныхмодификаторов нвмеханические своиства чугуна неэначительно 163 179.,150205 185 145 183 210 210 310 Наблюдается отбелсерого чугуна в отливках 65 26 17 18 Без модиф 0,007+02,007+0,2 фС 7 17 Составитель Н,Косторнойехред М.Моргентал Федактор М,Петрова Т Корректор О.Цип каз 1045 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 а щМодификатор чугуна е аивеяКоличество введен"ного мо"дификатораД отмассы жид"кого чу- гуна о,оо 7 0,007 о,оо 7 Без модиф.0,004 0,004 Без модиф,0,0050,005Без модиф.О, 015О, 015.О, 016 и3 (вмес. то сферро" силици" емФС 75) 6 (вместе сферро- силици 203 2 о 7 200 160 17 о 163