Модифицирующая смесь

(5)5 С 21 С 1/10 ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) 30 ИСАНИ ТЕН АВ СМЕСЬ водство отливок с повышенной ь изобретения: держит (мас.%) сь меди 10 - 17; ы циркония 12 - 1 - 15; литий 6 -й политехнический пенка, С.М,Бадюьство СССР 00, 1978,ьство СССР% 1081212, кл, С 21 С 1Авторское свидетелМ 1232688, кл, С 21 С 1 Изобретение относится к металлургии, а именно к модификаторам жидкого чугуна, используемых при производстве отливок из высокопрочных чугунов с повышенной циклической долговечностью.Известна модифицирующа одержащая, мас.%:Силикокальций 30-40 Графит 5 - 10 .Криолит 5-10 Алюминий 2 - 6 Карбид кальция Остальное, Эта смесь обеспечивает десульфурацию, раскисление и науглероживание, ноимеет низкую усвояемость компонентов и не обеспечивает существенного повышения механических свойств модифицированного чугуна в отливках.Известна порошковая модифицирующая смесь для обработки жидкого чугуна, содержащая, мас.%:(54) МОДИФИЦИРУЮЩАЯ (57) Использование: произ из высокопрочных чугунов долговечностью. Сущност модифицирующая смесь со барную кислоту 18-25; оки силикобарий 15-23; нитрид 17; кобальтовый порошок.13; магний 6 - 12. 2 табл. 3 Порошок магния, 10-40 Порошок фтористого натрия о 5 - 32 -й Порошок железа Остальное Д Однако при использовании атой моди- Ор фицирующей присадки отмечается большой угар и не всегда возможно получить однородную структуру в чугунных отливках и высокие механические и зксплуатационные свойства, оНаиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является модифицирующая смесь для чугуна, содер- з жащая в качестве карбидообразующей составляющей борную кислоту и окись меди, а в качестве графитизирующей - силикобарий при следующем соотношении компонентов, мас.%:Окись меди 20-30 Борная кислота 50-60Силикобарий 10 - 305 щий дисперсность структуры в литом состоянии, упрочняющий структуру и повы 10 щиностойкость, модуль сдвига. ударную20 вязкость и циклическую долговечность. Уве 25 30 35 40 50 55 При модифицировании доэвтектического чугуна, содержащего, мас.%: углерод 2,4;кремний 1,1; марганец 0,4; хром 0,06; сера0,06, фосфор 0,07 и железо остальное; послеграфитизирующего отжига в печи СНОЛ,6,достигаются следующие механические.свойства: твердость - 137-144 НВ, пределпрочности при растяжении - 480-495 МПа,относительноеудлинение - 15%,модульсдвига - 72000 в 735 МПа, циклическаядолговечность - 7600-12500 циклов до разрушения.Недостаткамй модифицирующей смесиявляются низкие характеристики прочностии циклической долговечности модифицированного чугуна,Цель изобретения - повьшение циклической долговечности чугуна.Поставленная цель достигается тем, чтомодифицирующая смесь, содержащая борную кислоту, окись меди и силикобарий до- .полнительно содержит нитриды циркония,порошок кобальтовйй, литий и магний приследующем соотношении компонентов,мас.%:Борная кислота 18-25Окись меди 10-17Силикобарий 15-23Нитриды циркония 12-17.Порошок кобальтовый 11-15Литий б - 13Магний 6 - 12Дополнительное введение нитридовциркония обеспечивает повышение графитиэирующего влияния смеси, измельчаетструктуру, повышает трещиностойкость,модуль сдвига, ударную вязкость и циклическую долговечность,При концентрации нитридов циркониядо 12 мас.% измельчение структуры и характеристики модуля сдвига, ударной вязкостии циклической долговечности недостаточны, а при увеличении нитридов цирконияболее 17 мас.% увеличивается концентрация неметаллических включений в чугуне, 4повышается брак по отсеру, что приводит кснижеййю пластических и эксплуатационных свойств чугуна, циклической долговечности и модуля сдвига,Магний рафинирует:и модифицируетжелезоуглеродистый расплав, повышаяпластические свойства, трещиностойкостьи циклическую долговечность, При концентрации магния до б мас.% пластическиесвойства и циклическая долговечность чугуна низкие, а при концентрации в смесимагния более 12 мас,% повышается содержание перлита в чугуне и снижаются трещиностойкость, предел текучести, модульсдвига, эксплуатационная стойкость и циклическая долговечность модифицированного чугуна.Литий введен как сильный раскисли- тель и сфероидизатор графита, повышаюшающий циклическую трещиностойкость, модуль сдвига, механические и эксплуатационные свойства, Его содержание принято от 6 мас,%, с которого начинает проявляться его сфероидизирующее и упрочняющее влияние и ограничено концентрацией 13 мас,%, выше которой повышаются угар и нестабильность механических свойств, снижаются ударная вязкость и циклическаядолговеч ность. Кобальтовый порошок стабилизируетпроцесс модифицирования и повышает треличение ударной вязкости и циклической долговечности отмечается с содержания 11 мас.%, а при увеличении кобальтового порошка более 15 мас.% снижается модифицирующая способность смеси, увеличивается твердость чугуна и снижаются ударная вязкость, циклическая трещиностойкость.и модуль сдвига Введение 10-17 мас,% окиси меди обеспечивает снижение и выравнивание твердости чугуна, повышение графитизирующей способности, литейных свойств, дисперсности и равномерности структуры, что приводит к повышению ударной вязкости,предела текучести, циклической долговечности чугуна в отливках после термообработки. При концентрации ее менее 10 мас.% отмечается повышение твердости и снижение пластических свойств и циклической долговечности, а при увеличении концентрации более 17 мас.% увеличиваются ликвация, отсер, неоднородность структуры чугуна в отливках, что приводит к снижению ударной вязкости, циклической долговечности и стабильности механических свойств,Борная кислота в количестве 18 - 25 мас.% обеспечивает дополнительное модифицирование чугуна бором,повышение графитизирующейспособности чугуна, снижение твердости, повышение предела текучести и циклической трещиностойкости. Верхний предел концентрации борной кислоты в смеси ограничен содержанием 25 мас.%, выше которого увеличивается неоднородность структуры и циклическая трещиностойкость чугуна в отливках и снижаются эксплуатационные свойства и модуль сдвига и предел текучести. При снижении концентрации борной кислоты менее 18 мас,% отмечаются низкие характеристи 1788026ки механических свойств и степени графитизации чугуна.Силикобарий введен как эффективная раскисляющая, модифицирующая и графитизирующая добавка, повышающая ударную вязкость и циклическую трещиностойкость, При его содержании более 23 мас.% повышается угар смеси, неоднородность структуры и снижается циклическая трещиностойкость, Механические свойства, При концентрации силикобария до 15 мас.% снижается графитизирующая способность смеси, увеличивается содержание перлита в структуре, что снижает пластические свойства и эксплуатационные свойства, циклическую долговечность.П р и м е р. Плавки чугунов проводят дуплекс-процессом вагранка-индукционный миксер. Для обработки используют чугуны следующего состава, мас.%: углерод 2,8-2,85, кремний 1,6-1,7, марганец 0,5-0,6, хром 0.03 - 0,04, сера 0,03-0,04, фосфор 0,05 - 0,06 и железо - остальное, Для модифицирования чугуна используют 5 составов предложенной модифицирующей смеси и известную модифицирующую смесь в количестве 0,2% от массы расплава.Модифицирующие смеси изготовляют механическим перемешиванием порошков борной кислоты (ГОСТ 18704-78), окиси меди (ТУ 78-21-355-85); нитридов циркония (ТУ 6-09-4050-75), кобальтового порошка (ГОСТ 9721-79), измельченного до фракции 0,5-2 мм силикобария СБЗО (ТУ 14-5-116-79), лития Л Э(ГОСТ 8774-78) и магния М г 1 ГОСТ 804-72).Составы модифицирующих смесей представлены в табл,1. Из модифицированного чугуна отливают технологические пробы, образцы для механических испытаний ф 10 - 45 мм и трубные заготовки, Технологические свойства модифицированных чугунов определяют на стандартных литыхпробах, а механические свойства на образ 5 цах диаметром 10 мм, Испытания на циклическую долговечность определяют натрубных заготовка диаметром 30 - 35 мм.Эксплуатацйонную стойкость определяютпри испытайии цилиндрических образцов в10 условиях ударноусталостных испытаний,В табл,2 приведены механические и технологические свойства модифицированныхчугунов. Как видно из табл,2, чугуны, модифицированные предложенной смесью со 15 ставов 2, 3 и 4 обладают более высокимимеханическими свойствами, циклическойдолговечностью и эксплуатационной стойкостью, чем при модифицировании их известной смесью оптимального состава (опыт20 1),Применение предложенной модифицирующей смеси позволит улучшить эксплуатационную стойкость и механическиесвойства,25 Формула изобретенияМодифицирующая смесь, содержащаяборную кислоту, окись меди и силикобарий,о т л и ч а ю щ.а я с я тем, что, с цельюповышения циклической долговечности чу 30 гуна, она дополнительно содержит нитридыциркония, кобальтовый порошок, литий имагний при следующем соотношении компонентов, мдс,%,Борная кислота 18 - 25;35 Окись меди 10 - 17;Силикобарий15 - 23;Нитриды циркония 12 - 17;,Кобальтовый порошок 11 - 15;Литий 6 - 13;40 Магний 6 - 12.Таблица 11788026 Таблица 2 Составитель Б,СвяткинТехред М,Моргентал Корректор Н,Ревская Редактор Заказ 49 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101