Комплексный модификатор для серого чугуна

Оюз сОВетснихОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 91 (1 1 А 511 С 22 00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТНРЫТИЙ(71) Всесоюзный научно-исследователь.ский институт литейного машиностроения, литейной технологии и автоматизации литейного производства и Центральный научно-исследовательский ин -ститут черной металлургии им.И.П.Бар.дина(56) 1. Авторское свидетельство СССРР 960295, кл. С 22 С 35/00, 1981.2. Авторское свидетельство СССРФ 834187, кл. С 22 С 35/00, 1979.(54)(57) КОМПЛЕКСНЫЙ МОДИФИКАТОР ДЛЯСЕРОГО ЧУГУНА, содерваций кремний,алюми титан ющи шения ний, кальций, баримедь и железо, о й с я тем, что, износостойкости и марганец, личацелью повыпрочности ости показанию, он докоземельные ующем соот 3 е угуна, аелей твердолнительн ше стабиль ти по сече одержит р м при сле нентов, м металлы и х ношении комп КремнийАлюминийКальцийБарийМарганецТитан едкоземельжеталлы ХромЖелезо ОПИСАНИ АВТОРСКОМ,Ф Е ИЗОБРЕТЕНСВИДЕТЕЛЬСТВУ 30-451-325 30-45 1,0-3,0 0,5-4,0 1,0-6,0 3,0-8,0 2,0-8,0 8,0-12,0 КремнийАлюминийКальцийБарийМарганецТитанМедьРедкоземельные 5-10 6-12Остальное металлыХромЖелезо 1 11556Изобретение относится к литейномупроизводству, в частности к сплавам,используеми для внепечной обработки расплавов серого чугуна, преимущественно при производстве чугунныхразностенных отливок,Для внепечной обработки жидкогочугуна с целью предотвращения отбелаи повышения однородности свойств металла в отливках применяются модифи Окаторы, которые вводятся в расплавчугуна перед заливкой (или во времяее) в литейные формы, например, модиФикатор, содержащий кремний, кальций,барий, РЗМ, ванадий титан, алюминий,5магний, молибден, железо, Но указанный модификатор не обеспечивает одновременного предотвращения отбела и повышения износостойкости и прочности чугуна а также 20стабильности показателей твердостипо сечению разностенных отливок,получаемых в разовых песчаных формах,что особенно необходимо для отливок,работающих в условиях износа. 25Наиболее близким к предлагаемомупо химическому составу является комплексный модификатор 2 Д для серогочугуна, повышающий однородность пока.зателей прочности и твердости чугу- ЗОна по сечению отливок, содержащий,мас.Х;Кремний 20-36Алюминий 0,5-4,0Кальций 5-81Барий 3-12Марганец 4,0-7,5Титан 5-20Медь 10-20Железо Остальное МОднако известный комплексный модиФикатор не обеспечивает требуемых.показателей износостойкости и прочности чугуна и стабильности показателей твердости по сечению разностенных отливок из-за высокого егоВграфит из ирующе го действия, котороесущественно превалирует над стабилизирующим действием.Цель изобретения - повышение износостойкости и прочности чугуна, атакже стабильности показателей твердости по сечению чугуна. Поставленная цель достигается тем, что комплексный модификатор. для серо"55 го чугуна, содержащий кремний, алюминий, кальций, барий, марганец, титан, медь и железо, дополнительно содержит редкоземельные.металлы и хромпри следующем соотношении компонентов, мас. : В состав комплексного модификатора наиболее целесообразно введение редкоземельных металлов цериевой группы: С 1, Рш, 1.а, Рг, Ы и др.ЭФфективное действие комплексного модификатора, обеспечивающее одновременно повышение износостойкости и прочности чугуна, а также стабильности показателей твердости по сечению разностенных отливок достигается. за счет введения в состав модификатора дополнительно редкоземельных металлов цериевой группы и хрома, благо- даря которым повышается перлитизация структуры металлической основы и ее дисперсность, улучшается форма, раз" меры и распределение включений граФита. Последние становятся мельче, утолщенными с затупленными концами и неразветвленными, с .высокой степенью изолированности, Кроме того, вводимые редкоземельные металлы способствуют измельчению эвтектического зерна и устранению структурно-свобод ного цементита в чугуне.Введение хрома способствует получению перлитовой структуры, повышению ее дисперсности и выравниванию твердости в различных по толщине сечениях отливки даже при сравнительно медленном охлаждении последних.Технология приготовления предлага емого комплексного модификатора может быть осуществлена различными способами: плавкой в электрической печи, составлением смеси из отвешенных расчетных доз, выпускаемых Ферросплавной промышленностью лигатур и т,п П р и м е р. Предлагаемый комплек. сный модификатор испытывают на чугуне с углеродным. эквивалентом СЕ==3,75-3,857, выплавленном в кислой индукционной печи и нагретом до 149 110 С, а затем охлаждают до 1390+ 110 С.Модификатор вводят в состав чугу на при наборе его в разливочный ковш из индукционной печи в количестве 0,32 от массы жидкого металла. После тщательного перемешивания в ковше и удаления шлака модифицированный 1 О чугун заливают в литейные формы тех" нологических проб.Действие предлагаемого модификатора сравнивают с действием известного модификатора, принятого за про тотип.Эффективность модифицирукщего действия нового и известного комплек сных модификаторов оценивают: по величине отбела клиновой пробы раз- Ю мером 10050 ф 20 мм, заливаемой в стержневую форму с металлической плитой, по величине износа образцов, вырезанных из брусков размером 210 "150 ф 100 мм (скорость охлаждения 25 которых соответствует скорости охлаждения отливок деталей станков с направляющей до 100 мм), по величине предела прочности 8 з образцов, . вырезанных из цилиндрических загото вок диаметром 30 мм и длиной 250 мм, по колебанию показателей твердости НВ на ступенчатой пробе 60-40-20- -10 мм и по микроструктуре шлифов, приготовленных из образцов после ис 35 пытаний на прочность.Испытания чугуна на износ проводят на установке с возвратно"поступательным движением по методике ЗНИМС. Испытания каждого образца проводят в течение двух часов при удельной нагрузке 20 кгс/см 2, скорости скольжения 0,06 м/с и смазке маслом "Индустриальное 20". В качестве загрязнений используют дробленую чугунную струж ку с размерами частиц до 0,2 мм, Величину износа определяют на оптиметре ИКВ с точностью до 1 мкм.Испытания на твердость и прочность,а также исследование микрострук 5 О туры проводят стандартными методами .В таблице приведены составы модификаторов и результаты испытания серого чугуна, полученного с использованием этих модификаторов. 55Химический состав сплавов и результаты испытаний представлены втаблице. Как следует из приведенных в таблице результатов испытаний, предлагаемый комплексный модификатор (составы 1, 2, 3), по сравнению с известным (состав 8), обеспечивает улучшение свойств модифицированного чугуна.а именно: повышает износостойкость,прочность при растяжении 3 з , уменьшает разброс и увеличивает стабильность показателей твердости НВ в раз"личных по толщине ступенях ступенчатой пробы. Оптимальное содержание(мас.7) в модификаторе редкоземельных металлов (РЗМ) составляет 5"10 ихрома 6-12 (составы 1-3),При уменьшении содержания РЗМ всоставе модификатора (состав 4) понижаются показатели износостойкостии прочности модифицированного чугуна, а также увеличивается разброс показателей твердости в различных потолщине стенках отливок из-за ухудшения микроструктуры чугуна (металлической основы, формы и распределения включений графита).При увеличении содержания РЗМ всоставе модификатора (состав 5) хотяи обеспечиваются высокие показателиизносостойкости чугуна, но понижаетсяпрочность чугуна, однородность и стабильность показателей твердости посечению. разностенных отливок из-заповышения склонности чугуна к отбелуи к тому же существенно возрастаетстоимость модификатора.При понижении содержания хрома вмодификаторе (состав 6) уменьшаютсяизносостойкость и прочность. чугунаиз-за появления или увеличения долиферрита в металлической основе, пони.жения дисперсности перлита и укрупнения включений графита.1При повышении содержания хрома(в стенках менее 10 мм и кромках отливок) появляются структурно-свобод.Уные карбиды, понижакцие прочностьчугуна и затрудняющие механическуюобработку отливок. Высокое перлитизирующее. действие при сохранении эффективного графитизирующего действияпредлагаемого комплексного модификатора позволяет получать модифицированный чугун с более высокими показателями износостойкости и прочности чем при применении известного модификатора состав 8), а также сболее высокой однородностью и ста 1155625бильностью,показателей твердости чугуна по сечению разностенных отливок, что дает возможность в ряде слу. чаев отказаться от использования в составе чугуна легирующих химичес ких элементов,Предлагаемый комплексный модификатор наиболее целесообразно применять для модифицирования серого чугуна при производстве разностенных 0 и массивных отливок деталей, работающих в условиях трения, в частности деталей тяжелых металлорежущих станков и кузнечно"прессового оборудования. 15В связи с повышением квазииэотро- . пии чугуна, модифицированного предлагаемам модификатором, имеет место уменьшение разницы линейной усадки в толстых и тонких сечениях отливок, М что способствует уменьшению внутренних и остаточных напряжений в отливках, сокращению брака отливок по тре. щи нам.Предлагаеиай комплексный модификатор может быть использован также при изготовлении отливок, эксплуатирующихся в условиях воздействия переменных температур и агрессивных сред, и, в частности, для изготовления металлических форм в металлургическом, литейном, стекольном и других производствах народного хозяйства, а также деталей гидронасосов, турбин, машин и аппаратов химической промышленности.Экономическая эффективность, ожидаемая от внедрения изобретения в народном хозяйстве, должна составить 9 руб. на 1 тонну годных отливок,1155625 Ч СЧ О Ю СЧ Юм м еа СЧ СЧ СЧ Ч Ч Ч Ч О О М М О лм м м ч м сч мЧ Ч Ч Ч Ч Ч ЧЧ Ч Ч О л Ч л сЧм м м ч СЧ Ч Ч СЧ СЧ Ч СЧ СЧ