Модификатор для чугуна

СОЮЗ СОВЕТСКИХсоцИАлистическиРЕСПУБЛИК Щ) С 22 С 35 00: ГОсуд ПО ДЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИв двтодввави ввиВвтвъвтвт тем, что,ескихительно со"ьные меошении ком 60,0-78, 0,1-2,0 0,1-5,0 0,1-4,0 0,1-4,0 0,1-5,0 0,1-15,0,1-5,0Остальное АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР М ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОТНРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССР 9 513105, кл. С 22 С 35/00, 1974.2. Авторское свидетельство СССР В 594205 кл. С 22 С 35/00, 1979. (54) 57) МОДИФИКАТОР ДЛЯсодержащий кремний, магний, барий, алюминий, кальций, медь и железо 801036783 А отлич ающи й с яс целью повышения механисвойств чугуна, он дополдержит титан и редкоземелталлы при следующем состпонентов, вес.Ъ:КремнийМагнийБарийАлюминийКальцийМедьТитанРедкозе-.мельныеметаллыЖелезоИзобретение относится к металлургии, в частности к изысканию состазов модификаторов, способствую"щих повышению механических свойствчугуна и устранению свободного цементита в литой структуре:Известен модификатор 1 , содержащий, вес:Кремний 25-55Марганец 10-30Кальций 3-10Алюминий 1,5-10Магний 0,6-3,0Стронций 3-10Железо ОстальноеК недостаткам следует отнестинизкие механические свойства чугу"на, полученные в результате обработки известным модификатором, и положение свободного цементита вего структуре при литье в кокиль.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является модификатор 2 1, содержащий, вес.:Барий 20-45Кальций 0,5-10Железо 1-15Алюминий О, 3-4Магний 0,1-2Медь 0,01-0,5Кремний ОстальноеНедостатком известного модификатора является слабое дегазирующее и упрочняющее действие, чтоограничивает его использование для модифицирования чугуна при производстве отливок, которые подвергаются механической обработке, ударным нагрузкам и должны иметь высокую гидро- плотность.Кроме того, высокое содержание бария 20-45) в модификаторе приводит к кристаллизации чугуна с отбелом и снижению количества графитовых включений, в том числе шаровидной формы. Структура чугуна получается ледебуритная.Цель изобретения - повышение механических свойств чугуна.Указанная цель достигается тем, что модификатор для чугуна, содержащий кремний, магний, барий, алюминий, кальций, медь й железо, дополнительно содержит титан и реэкоземельные металлы РЗМ ) при следующем соотношении компонентов, вес.;Кремний 60,0-78,0Магний 0,1-2,0Барий 0,1-5, 0Алюминий 0,1-4,0Кальций 0,1-4,0Медь 0,1"5,0Титан 0,1-15,0РЗМ 0,1"5,0Железо ОстальноеТитан введен в состав модификатора, как наиболее сильный дега- затор жидкого металла, Активно взаи-, 5 10 15 20 25 ЗО 40 45 50 модействуя с азотом и кислородом,находящимся в расплаве чугуна, титан способствует тем самым устранению газовых дефектов в отливках,повышая их гидроплотность,Отличительной особенностью титана является то, что он благоприятствует первичной кристаллизации иускоряет распад ледебурита.Титан в составе модификатора вколичестве 0,1-15 вызывает легирование матрицы чугуна, способствуетполучению мелкодисперсной плотнойструктуры, ее упрочнению, а такжеувеличению в структуре графитовыхвключений правильной шаровидной икомпактной формы, уменьшая приэтом степень отбела. Ввод в составмодификатора менее 0,1 титана егодействия в этом направлении непроявляются. Верхний предел 15связан с тем, что при большей концеютрации титана ухудшаются механические свойства чугуна, форма графитаи появляются склонность чугуна котбелу.Введение в состав модификатораРЗМ необходимо для десульфурации,раскисления, сфероидизации графита и, устранения вредного действияантиглобуляризирующих элементов,находящихся в расплаве чугуна.РЗМ в составе модификатора, содер.жащего кальций, позволяет при меньшем расходе модификатора улучшить форму, уменьшить размеры и увеличить количество графитовых включений, Это объясняется тем, что кальций, выполняя функции десульфуратора и раскислителя, высвобождает от них РЗМ и магний, повышая их усвоение жидким металлом. Не менее важным фактором является то, что ввод РЗМ в состав модификатора увеличивает продолжительность его модифицирующего действия примерно в 2 раза.Нижний предел содержания РЗМ в составе модификатора 0,1 связан с граничной концентрацией, ниже которой влияние их на свойства чугуна не профи являются.Содержание РЗМ свыше 5 ведет к кристаллизации иугуна по мета- стабильной системе, ухудшающей форму графитовых включений и экономически нецелесообразно. 55Совместный ввод магния и барияв состав модификатора в оптимальных количествах способствует кристаллизации чугуна с образованием шаровидной Формы графита и без отбела.60 Повышение количества бария более5 и магния более 2.в составе модиФикатора ведет к кристаллизациичугуна по метастабильной,системе иувеличению количества графитовых 65 включений шаровидной форьы.,МедьТитан 4,12 2,04 4,0 0,1 0,81 3,64 5,06 8,05 2,31 5,0 0,34 0,1 5,0 О, 19. 0,1 5,68 2. 15 4,27 7,08 15,0 0,1 16,04 0,05 Остальное Остальное Осталь- Остальное ное Железо Остальное 14,0 Алюминий в составе модификатора, наряду с раскисляющим действием, повышает эффект усвоения магния чугуном, стабилизирует при этом процесс модифицирования, Совместно с медью алюминий благоприятствует затвердЕ- ваниючугуна по стабильной системе. Медь в составе модификатора вызывает легирование матрицы чугуна, способствует получению плотной, мелкодисперсной перлитной структуры. Совместно с титаном медь повышает гидроплотность отливок.Наличие в составе модификатора кальция наряду с РЗМ, магнием и барием, способствуют глубокому раскислению, дегазации и десульфурации чугуйа. Из приведенных данных видно что предлагаемому составу соответствуют модификаторы 2-4. В составе модификатора содержание РЗМ и титана меньше нижних пределов, в составе 5 их концентрация превосходит верхние пределы.Эффективность действия модификаторов проверяют в лабораторных.и промышленных условиях на чугунах следующего состава, вес.Ъ, углерод 3,4-3,9, кремний 1,80-2,24, марганец 0,45-0,67, Фосфор 0,06-0,14, сера 0,051-0,086.Модифицирование чугуна осуществляют в ковше. Модификатор вводят под струю металла. Температура металла при содифицировании составляет 1360-1420 С. Количество вводиСнижая растворимость углеродав железе, кальций повышает графитизирующую способность модификатора.Пределы содержания указанных 5 элементов в предлагаемом модификаторе установлены на основании выполненных исследований и известныхэкспериментальных данныхЖелезо и кремний являются базо выми компонентами и их содержаниеустановлено из условия технологич"1ности выплавки модификатора. Составляющие модификатора представляетсявозможным вводить в жидкий чугунВ виде сплава или механической смеси компонентов.Составы модификаторов приведеныв табл. 1. мого модификатора составляет до 2,0 от веса жидкого чугуна.Для исследования структуры и механических свойств отливают трефовидные пробы и отливки трех видов с различной толщиной стенок. Скорость, .охлаждения металла в таких отливках составляет 9,2, 6,1 и 3,2 еС в .секун ду соответственно, а в трефовид"ных пробах - 1,1 С в секунду, Залитые отливки затем подвергают.металлогра" фическйм исследованиям. Определяют количество и размер включений шаро" 60 видного графита на единицу площадишлифа, количество цементита и Феррита. Результаты металлографических ис,следований приведена в табл. 2.1036783 Таблица 2 1 Содерааннеферрита, Ф Содерааннецементита,Ф Количествовключенийшаровидногографита на2 Модификатор 70 10 9,2 Известный 1-2 55 6,1 2-3 30 30 3,2 8-10 10 50 Предлагаемы 80 9,2 70 20 6,1 1-3 30 3,2 3-5 15 45 20 9,2 60 2"4 50 6,1 3-5 20 95 3,2 120 12-15 2-5 100 9,2 8-10 125 6,1 10-15 15-20 130 3,2 145 1-2 40 30 9,2 65 6,1 3-7 10 80 3,2 15-18 105 65 10 9,2 1-2 50 6,1 3-5 30 3,2 10-12 10 Как видно из приведенных в табл,2 60 данных, чугуны, обработанные модификаторами составов 2-4, имеют гораздо меньшую чувствительность к отбелу, больше включений шаровидного графита . по сравнению с моди- д Скоростьохлазденияотливок,аС/с фикаторами состава 1 и 5 и известным.Механические свойства, предел прочности, относительное удлинениеударная вязкость Ан, твер дость НВ) модифицированного чугуна;табл. 3, показывает; что модификаторы 2-4 обеспечивают чугуну наивыс" шее значение предела прочности, относительного удлинения и ударной вязкости, а твердость этих чугунов зна-,,чительно ниже, чем в случае модифи"каторов известного 1 и 5. Т а б л и ц а 3 Механические свойства чугуна в трефовидныхпробах Кодификатор кгс/квмм Гса Известный г,3 5 9,7 2 4 8 5 Составитель НКосторной дактор Н. Рогулич Техред Ж.Кастелевич Корректор.А. Ильин627 Поого комитета СССРий и открытийРаушская наб., д. 4/5 дписное аказ"Патентф, г. Ужгород, ул. Проектна филиал ПП 45/27 . Тираж ВНИИПИ Государственпо делам изобрете 3035, Москва, Ж,3 7 381 278