Модификатор

Союз СоветскнкСоцналнстнческнвРеслублнк ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(28) Приоритет по делам изобретений н открытийДата опубликования описания 25,06.80 В. Г. Горенко, И. Г. Раздобарин, В, Д. Краля,А. А. Шейко и А. В. Клибус(72) Авторы изобретения Институт проблем литья АН Украинский ССР(54) МОДИФИКАТОР 15 -. 350325О. 1 - 2,3Остальное 1Изобретение относится к ферросплавному илитейному производству, в частности к вопросам производства модификаторов и их использования для получения чугуна с шаровиднойформой графита,5Известен модификатор для производствавысокопрочного чугуна следующего состава,вес,%:Кремний 5 - 15Кальций 2 - 81 ОМагний 6 - 15Марганец 1 - 10Редкоземельные металлы 0,8 - 2Алюминий 0,1 - 1,5. Медь Осталне (1)Недостатком данного модификатора является относительно высокое содержание в немкальция и марганца,а также недостаточное егографитизирующее действие иэ-за отсутствия всоставе сильных элементов-графитизаторов. Укаэанные обстоятельства исключают возможностьполучения высокопрочного чугуна с повышенными физико-механическими свойствами, Высокаяконцентрация кальция приводит к заметному ошлаковыванию модификатора тутоплавкими окислами при вводе. в жидкий чугун и ухудшению усвоения компонентов модифицируемым расплавом, Высокое содержание марганца и кремния способствует кристаллизации чугуна по метастабильной системе и получению литья с низкой ударно-циклической прочностью.Целью данного изобретения является разработка состава модификатора, обеспечивающего улучшение микроструктуры и повышение физико механических свойств чугуна, особенно ударноцшслической прочности.Поставленная цель достигается тем, что в состав модификатора введены бериллий, торий и никель при следующем соотношении компо. нентов, вес.%:Медь 20,0 - 35,0 Алюминий 20 .- 45 Магний 4,512,5РедкоземельныеметаллыБериллийТорийНикельТаблица 1 Химический состав модификаторов мнии Кальций 4 3 7424Медь вводится в состав модификатора.с целью повышения жидкотекучести чугуна истабилизации перлита в его микроструктуре,При содержании в модификаторе меньше20,0% меди его влияние на повышение жидкотекучести чугуна незначительно. В то же времяповышение содержания меди больше 35,0% приводит к ее ликвидации по границам первичныхзерен и снижению прочностных свойств при рас.тяжении и ударно. циклических испытаниях. 10Ввод в состав модификатора алюминия способствует повышению его модифицирующегодействия и позволяет получить в микроструктуре чутуна перлито-ферритную металлическуюматрицу без структурно свободного цементита. 1 йПри содержании в модификаторе алюминияменьше 2,0% его влияние на микроструктуручугуна мало ощутимо, а при содержании алюминия больше 4,5% он образует в чугуне плены,которые снижают физико-механические свой. эпства чугуна.Магний вводится в состав модификаторас целью получения шаровидной формы графитав микроструктуре чугуна, При содержаниимагния меньше 4,5% в микроструктуре чугуна 25получается смешанный графит, что обуславливает низкие физико-мехаиические свойства, Приувеличении в модификаторе количества магниябольше 12,5% наблюдается его пониженноеусвоение и кипение чугуна в результате интен- Зосивного испарения магния, что может приводить к образованию газовых раковин в отлив.ках.РЗМ введены для десульфурации чугунаи стабилизации модифицирующего действияэлементов модификатора. Положительное действие РЗМ в модификаторе предлагаемогосостава проявляется, когда концентрация ихсоставляет не ниже 1,5%,Верхний предел содержания РЗМ 3,5%обуславлен тем, что при больших концентра 40циях они начинают оказывать стабилизирующее действие, что приводит к появлению цементита.Бериллий и торий введены в состав модификатора как дополнительные модифицирующие,45рафинирующие и графитизирующие элементы. 79. 4Особенно эффективно их влияние при вводе в комплексе с легируницими злементами - медью, никелем и др. При этом повышается растворимость указанных элементов в метал. лической основе чугуна и в значительной степени предотвращается химическое взаимодействие с углеродом. В результате чугун кристаллизуется без отбела, обладая высокими физико-механическими свойствами, особенно ударно-циклической прочностью.Нижний предел по содержанию бериллия обусловлен тем, что модифицирующее действие его начинает проявляться в модификаторе предложенного состава, при концентрации не ниже 0,3%.Верхний предел 2,3% обусловлен тем, что при больших концентрациях он начинает оказывать стабилизирующее действие. Это приводит к появлению цементита,Нинапй предел содержания тория 0,01% обус повлек тем, что при меньшей его.концентрации в модификаторе он не оказывает заметного влияния на свойства чутуна, При содержании тория в модификаторе больше 2,3% возрастает скорость кристаллизации чугуна, в результате чего в структуре металлической основы появляются участки цементита, что снижает пластические свойства чугуна.Никелевая основа модификатора выбрана для повышения ее удельного веса и благоприятным влиянием на упруго-пластические свойства обрабатываемых чугунов, особенно повышающего ударно. циклическую прочность чугунов в широком диапазоне температур.Для оценки эффективности модификатора предложенного состава были проведены сйециаль ные опытные плавки. Модификаторы выплавляли в лабораторных условиях. Плавку осуществля. ли в печи Таммона, в которую устанавливали вакуумную с огнеупорным тиглем, содержащим исходные шихтовые материалы. Выплавка модификаторов производилась в атмосфере аргона под небольштм избыточным давлением. Вес ппавки 2 кг. В табл. 1 приведены составы выплавленныхмодификаторов,742479 Продолжение табл.7 8 9 10 Магний 8,1 3,5 4,45 4,5 7,3 9,2 10,7 12,5 12,8 Марганец 2,3 9,1 РЗМ 0,95 1,67 1,43 3,5 3,2 2,83 1,68 1,5 3,6 Алюминий 0,82 . 1,37 1,87 2,0 3,7 2,8 4,1 4,5 4,7 Ост, 19,3 20,0 25,6 31,8 22,3 35,0 35,9 Ост,Медь Бериллий 0,28 2,5 0,62 1,83 2,42 0,3 2,63 Торий 0,23 0,01 0,29 2,25 1,76 2,3 2,45 Никель- Ост. Ост. Ост. Ост. Ост. Ост. Ост,Таблица 2 Механические свойства модифицированного чугуна в питом состоянии 270 2,1 1,7 68,3 260 1,9 47,5 70,2 4,7 240 55,4 76,5 Из приведенных данных видно, что модификаторы плавок 1 и 11 соответствуют известному составу, В модификаторе плавки 111 содержание элементов несколько ниже, чем это предусмотрено нижними пределами предложенного состава, а в модификаторе плавки 1 Х - не- . сколько превышает их верхние пределы.Модификаторы плавокЧ - Ч 11 соответствуют предлагаемому составу.Для модифицирования выплавляли чугун в индукционной печи емкостью 150 кг следующего химического состава, вес,%: утлерод 3,42; 4 В кремний 2,08; марганец 0,27; хром 0,04; никель следы, сера 0,03; фосфор 0,012; железо остальное.Выплавленный исходный чутун разливали на девять порций по 17 кг. С целью предотвращения испарения и образования вредных окислов, модификаторы вводили на дно заполненного ковша.Для исследования структуры и механических свойств чутуна отливали клиновые, трефовидные пробы и образцы диаметром 10 мм. Механические свойства исследованных образцов приведены в табл. 2.742479 Ирололжениебп 1 Ч 82,4 62,1 250 3,2 Ч 81,3 220 62,3 5,7 8,4 2,8 Ч 1 80,4 59,4 6,1 210 ЧИ 81,9 60,3 6,0 9,2 210 2,0 Ч 11 84,6 62,7 5,8 8,6 1,6 1 Х 82,2 61,4 5,6 7,4 230 1,5 Составитель Т. ПлатицинаТехред О. Андрейко Корректор Ю. Макаренко Редактор 3. Шубенко Заказ 3589/7 Тираж 694 ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений иоткрытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Подписное Филиал ПП "Патент", г.ужгород, ул, Проектная, 4 Иэ данных табл, 2 видно, что, благодаря вводу в состав модификатора тория, бериллия и никеля, значительно повышаются упругопластические свойства модифицированных чугунов. Предел прочности увеличивается с 70,2 до 84,6 кг/ммэ, предел текучести с 47,5 до 62,7 кг/мм относительное удлинение с 1,9 до 6,0% ударная вязкость с 2,3 до 9,3 кГм/смф. Формула изобретения Модификатор, содержаций медь, алюминий, магний и редкоземельные металлы, о т л м . ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения физико-механических свойств чугуна, особенно ударно-циклической прочности, он дополнительно содержит бериллий, торий и никель,при следующем соотношении компонентов,вес.%:Медь 20,0 - 35,0Алюминий 2,0 - 4 ФМагний 4,5 - 12,5Редкоземельныеметаллы 1,5 - 3,5Бериллий 0,3 - 2,5Торий 0,01 - 2,3Никель ОстальноеИсточники информации,принятые во внимание прн экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Мф 418552,кл. С 22 С 35/00, 1972.