Смесь для микролегирования серого чугуна

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик п 11954478 1 т Щф .:.(61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 27. 0 . 81 (21) 3264351/22-02 151) М. Кл. С 22 С 35/00 с присоединением заявки МВ(23) ПриоритетГосуларственный комитет СССР ио лелам .изобретений и открытийДата опубликования описания 300882 Н.П. Жаботинский, Ю.Н. Цопик, Л.В. Шаульский,.,Э.Ф. Мордвинов и С. В. Кривцов1Изобретение относится к металлургии сплавов, а именно к, микролегированию чугунов и сталей.Известные составы смесей для микролегирования серого чугуна в разливочных ковшах сурьмой, оловом, бором и другими элементами. позволяют в определенной мере повысить механические и эксплуатационные свойства отливок.Наиболее близким к предлагаемому является состав смеси для микролегирования серого чугуна, содержащий сурьму 10-60 и ферросилиций 90-40 1 .Микролегирование серого чугуна этой смесью способствует перлитизации матрицы чугуна, повышению твердости. Однако повышение остаточного содержания сурьмы в чугуне свыше 0,10 . приводит к снижению пластичности чугуна. Образование в отливках полностью перлитной структуры и твердых включений, расположенных по границам зерен, снижает стрелу прогиба чугуна и приводит к его охрупчиванию. Кроме того, такая смесь не позволяет в достаточной степени изменять размеры. включений графита, величину эвтектических зерен в процессе кристаллизации и затвердевания серого чугуна, изменять дисперсностьструктуры составляющих чугуна (перлита), а следовательно, и повыситьего термостойкость. Цель изобретения - создание такойсмеси, которая позволила бы повысить термостойкость отливок из серого чугуна и Физико-механические свой"ства путем образования однородноймелкодисперсной микроструктурыпосле обработки серого чугуна.Поставленная цель достигается 5 тем, что в состав смеси, содержащейсурьму и ферросилиций, дополнительновведен медный порошок, криолит и плавиковый шпат при следующем соотношении компонентов, мас.: 20 Сурьма 38 гОфОМедныйпорошок 350-4010Криолит 1 ю 5-3(0Плавиковый25 шпат 1,0-3,0Ферросилиций ОстальноеНаличие сурьмы в смеси для микролегирования способствует образованиюперлитной структуры серого чугуна, 30 повышению прочностных характеристик.Введение медного порошка, имеющего температуру плавления - 1083 С, вызывает на стадии кристаллизации и затвердевания некоторое суспензионное переохлаждение сплава засчет равномерного распределения микрочастиц холодильников медного пОрошка во всем объеме отливки. Снижение температуры перегрева чугуна.за счет расплавления порошка меди, а следовательно, сокращение времени затвердевания отлив-О ки приводит к образованию дисперсных первичных фаз серого чугуна: эвтектических зерен и дендритов предэвтекти ческого аустенита, При этом заметно уменьшаются размеРы включений графи- .5 та по сравнению с чугуном, обработанным известными смесями, а дисперсность перлита в микроструктуре отливки яв-, ляется практически одинаковой по всем сечениям, ЮПластические свойства чугуна повышаются как за счет образования мелкодисперсной микроструктуры, таки за счет наличия в чугуне остаточного количества меди - элемента, способствующего повышению пластичности чугу- на.Термостойкость .чугуна, обработанно. го смесью указанного состава, повышается за счет уменьшения протяженности границ зерен и надрезывающего влияЖ ния включений графита, по которым происходит окисление, разгар и раз= 1 рушение основной матрицы чугуна. Одновременно медь является элементом, заметно тормозящим распад перлита в чугуне при нагреве матрицы до температуры 550-720 С, что соответственно повышает его термостойкость.При обработке серого чугуна смесью указанного состава образующиеся окислы кремния, сурьмы, меди в присутствии плавикового шпата снижают кине- . матическую вязкость и под действием давления выделяющихся газов фтора и криолита, достигающего ЗКТС/см , 45г. всплывают. на поверхность металла и удаляются механическим путем вмес- . те со шлаком.П р и м е рДля микролегирования серого чугуна следующего химсостава, мас.Ъ: С 3,38, Я 1 2,24, .1 Мп 0,8, Р 0,12, Б 0,10, Сг 0,10, Хз. 0,12 применяют смесь, состоящую иэ сурьмы Марки Су 2 ГОСТ 1083-62, порошок медный марки ПМСГОСТ 4960-68, криолит искусственный технический ГОСТ 1051-73, плавиковый шпат исмесь известного состава. Для всехсоставов смесей применяют ферросилиций марки ФС 75. Составы смесейдля микролегирования серого чугунаприведены в,табл. 1Для обработки серого чугуна порошковая смесь помещается на дноразливочного ковша в количестве 0,2,Разливка чугуна для механическихиспытаний производится в сухиеФормы из стержневой смеси по ГОСТ2055-43, а отбор проб чугуна дляыеталлографического анализа микроструктуры производится согласноГОСТ 3443-57,Результаты механических испытанийчугунов приведены в табл. 2.Микроструктура исследуемых чугунов определялась на микроскопеМИМпри увеличениях 120, 400,500,Результаты исследования микроструктуры приведены в табл. 3,Исследование окалиностойкостисерого чугуна, обработанного различными составами смесей, производитсяпутем нагрева до 800 С и охлаждениемна воздухе. образцов прямоугольногосечения с размерами 25 2555 мм, Приэтом определяется уменьшение массыиспытуемых образцов при различнойвыдержке. Результаты исследованияна окалиностойкость приведены втабл 4Кроме того, производится испытание ступенчатых образцов на трею(и;ноустойчивость путем нагрева до,750 ОС с последующим охлаждением вводе при температуре 20 С. Количество теплосмен определяется отначала испытания до появления тре, щин в местах перехода. Результаты испытания на термостойкость приведены в табл. 5.Полученные экспериментальные данные показывают, что обработка серого чугуна смесью предлагаемого состава позволяет повысить физико- механические свойства, термостойкость чугуна и значительно повысить срок службы отливок из серого .чугуна, работающих в условиях повышенных температур.Ожидаемый экономический эффект приблизительно 120-130 тыс. рубв год.954478 Т а б л и ц.а 1 Криолит ферросилиций Вариант 90,0 10,0 40,0 60,0 30,0 1,5 Остальное 1,0 38,0 Остальное 2,0 2,0 35,0 40,0 40,0 Остальиое 3,0 3 0 45,0 Таблица 2 Стрела Твердость,прогиба, кгс/мммм Предел прочности приразрыве, кгс/мм Пррдел прочностипри изгибе,кгс/мм Вариант 2,8 217 37,4 18,1 19,2 36,5 241 2,5 42,1 3,6 21,5 3 229 3,4 43,6 229 22,3 229 3,2 43,8 22;6 Т а б л и ц а 3 Средний размер включенийграфита, мкм Среднийразмер эвтектического зерна, мкм Перлит, ф 1,8 320 80 20 320 1,6 305 305 100. 1,3 248 248 100 1,2 243 243 100 241 100 Сурьма Порошокмедный Варианты феррит,ф Плавиковыйшпат Дисперсность перлита, мкм954478 Т а б л и ц а 4 Уменьшение массы при продолжительных испытаниях, г/м Температура нагреваВарианты 100 ч 200 ч 300 ч 400 ч 500 ч 37,0 800 18,0 24,0 29,0 33,0 36,0 2 800 16,0 22,0 28,0 31,0 800 27., 0 3 15,0 19,0 25,0 32,0 800 13,0 18,0 230 26,0 31,0 800 12,0 22 0 16,0 24,0 30,0 Таблица 5 Варианты Количество теплосмендо появления трещин 13 15 16 Формула изобретения Составитель А. КондратьевТехред М.теперКорректор А. Дзятко Редактор А. Фролова Заказ 6372/24 Тираж 660 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб, д. 4/5Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4 Смесь для микролегирования серого чугуна, содержащая сурьму, ферросилиций, о т,л и ч а ю щ а я с я тем что,.с целью повышения термостойкости и физико-механических свойств серого чугуна, она дополнительно содержит медный порошок, крио лит и плавиковый шпат при следующем соотношении компонентов, мас,%: Сурьма . 38,0-45,0Медныйпорошок 35,0-40,0Криолит 1,5-3,045 Плавиковыйшпат 1,0-3,0Ферросилиций ОстальноеИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 282657, кл. С 22 С 35/00, 1968,