Модифицирующая смесь

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК А 1 2 С 35/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЕЛЬ ТВУ и механических с ойств чугуна, увеохранения модифициулучшения санитар- условий труда, она ержит ферромолибден обарий, а никель и икельмагниевой лигаем соотношении комличения времени рующего эффекта но-гигиенических я 30 15-2 5-10 ОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ К АВТОРСКОМУ СВИ(71) Институт проблем литья АН УССР (72) .А.Г.Потрух, В.С.Шумихин,И,Г.Раздобарин, В.И.Московка и В.Н.Бабич (53) 669,15,198(088.8)(56) Авторское свидетельство СССР В 699028, кл. С 22 С 35/00, 1978.Авторское свидетельство СССР У 777076, кл. С 22 С 35/00, 1980. (54)(57) МОДИФИЦИРУЮЩАЯ СМЕСЬ для обработки чугуна, включающая магний, никель, медь и графит, о т л и ч аю щ а я с я тем,что, с целью повышения степени однородности структуры 8012 9160 дополнительно соСИИТМИШи силикмагний - в видетуры, при следующпонентов, мас.:НикельмагниевлигатураСиликобарийМедьГрафитФерромолибденСИИТМИШИзобретение относится к литейномупроизводству и может быть использовано при обработке чугуна, используемого для изготовления крупных отливокк которым предъявляются высокие требования по прочности и качеству рабочей поверхности после механическойобработки.Цель изобретения - повышение степени однородности структуры и механических свойств чугуна, увеличениевремени сохранения модифицирующегоэффекта и улучшение санитарно-гигиенических условий труда.Поставленная цель достигаетсятем,что модифицирующая смесь, содержащая магний, никель, медь и граФит,дополнительно содержит ферромолибден,СИИТМИШи силикобарий, а никель и магний - в виде никельмагниевой лигатуры, при следующем соотношении компонентов, мас,7.:Никельмагниеваялигатура 18-22Силикобарий 10-25Медь 30-40Графит 1-2Ферромолибден 15-22СИИТМИШ5-10Никельмагниевая лигатура представляет собой сплав никеля с магниемпри содержании Мд 5-20% и Н 95-807.Плотнвсть лигатуры 6,5-7,5 г/смт.пл. 1060-1100 пС.Сплав СИИТМИШ- сплав кремния(60%), редкоземельных металлов (РЗМ25%), алюминия (87) и остальное железо. Т, пл. этой лигатуры 13001400 С, при вводе ее в чугун пироэффект практически отсутствует,Состав ферромолибдена, %: молибден 55-58; железо 40-45%; примесей4 4,1Состав силикобария,7: барий 30;кремний 60, железо остальное,Дополнительный ввод в модифицирующую смесь Ферромолибдена,сплаваСИИТМИШи силикобария вместо барияв виде солей или окислов обосновывается тем,что ввод молибдена в видеФерромолибдена способствует лучшемуего растворению в чугуне и удешевляет состав. Молибден легирует матрицу и способствует размельчению продуктов распада аустенита, измельчению графита, повышению однородностисвойств и структуры чугуна, что приводит к росту механических свойств металла, Пределы содержания каждого компонента выбраны с учетом того, что модифицирующий эффект достигается за счет комплексного действия составляющих смеси, оптимальное количество которой 2% от массы жидкого чугуна.Пределы содержания ферромолибдена(15-2%) выбраны с учетом того,что конечное содержание молибдена после обработки чугуна предлагаемым составом должно составлять 0,16-0,25%, В отливках с толщиной стенки более 50 мм введение молибдена в указанных пределах при модифицировании приводит к формированию структуры в виде перлита или троостита высокой диспер.скости. За счет этого повышаетсяоднородность структуры и механичес 20 ких свойств чугуна ло сечению отливки. Содержание молибдена в чугунеменее 0167. (соответствует содержанию ферромолибдена в смеси 157) принизких скоростях затвердевания25 не обеспечивает высокой степени однородности по сечению отливки. В структуре чугуна в центральной зоне отливки пожет появляться феррит, резкоснижающий твердость и прочность чугуЗ 0 на. Сопержание молибпена в чугунеболее 0,25% (соответствует содержаниюферромолибдена в смеси 22%) приводитк образованию в структуре чугуна вместах отливки с повышенной скоростью затвердевания мартенсита, резко повышающего твердость. За счетэтого затрудняется . механическаяобработка отливок.1При модифицировании чугуна пред 40лагаемой смесью, в состав которойвходит силикобарий (вместо бария),никельмагниевая лигатура (вместо магния), практически отсутствует газовыделение, а пироэффект минимальный.45Применение такой смеси способствуетулучшению санитарно-гигиеническихусловий в литейных цехах,Силикобарий является активным графитизирующим элементом, особенно при0 комплексном модифицировании с карбидообразующими присадками.За счетвысокой графитизирующей способностисиликобария повьппается однородностьструктуры и свойств отливок по сечению. Кроме того, как графитизирующий компонент смеси, силикобарий обладает высокой "живучестью" т,е. может сохранять модифицирующий эффект дли 3 1239 тельное время. Для получения однородной структуры и свойств чугуна, а также для сохранения эффекта модифицирования не менее 30 мин остаточное содержание бария должно находиться в пределах 0,03-0,1%.Это соответствует содержанию 10-25% силикобария в смеси при вводе ее в чугун в количестве 2%. Снижение силикобария ниже 107. не обеспечивает необходимой гра О фитизации, однородности структуры и свойств чугуна в отливках, а также резко уменьшает время сохранения эффекта модифицирования. Повышение содержания силикобария выше 25 мо жет привести к появлению феррита в центральной зоне отливки, за. счето чего снижается однородность структуры и свойств чугуна по сечению отливки. 20Введение никельмагниевой лигатуры позволяет получать графит шаровидной или компактной формы, в результате чего повышаются механические свойства чугуна и однородность их в теле 25 ,отливки. Кроме того, модифицирование чугуна магнием в виде никельмагниевой лигатуры обеспечивает равномерное ее усвоение в объеме жидкого чугуна и предотвращение интенсивного З окисления при контакте ее с жидким чугуном. РавФмерное растворение и снижение окисляемости (или угара) никельмагниевой лигатуры способствует улучшению санитарно-гигиенических условий в цехе. Содержание35 никельмагниевой лигатуры в предлагаемой модифиц.рующей смеси находится в пределах 18-22%, что.составляет 0,36-0,447 от массы жидкого металла. 4 О Эти пределы выбраны экспериментальным путем для получения чугуна с высокой степенью однородности в отливках с невысокой скоростью затвердевания,а также для стабильного усвоения, предотвращения активного пироэффекта и газовыделенияПревышение верхнего предела содержания никельмагниевой лигатуры в смеси (227) приводит к снижению литейных свойств чугуна за счет увеличения вязкости и уменьшения степени графити. зации,степени однородности структуры и свойств и к заметному ухудшению санитарно-гигиенических условий в 55 цехе. Снижение нижнего предела содержания никельмагниевой лигатуры в смеси (183) не обеспечивает высоких по 160 4каэателей прочности чугуна в телеотливки, так как форма графита в чугуне по сечению отливки может применяться от шаровидной в тонких сечениях до пластинчатой в центральнойзоне отливки, т.е, в местах с малойскоростью затвердевания. Такая формаграфита не обеспечивает однородностисвойств чугуна в отливке.Введение в предлагаемую смесьсплава СИИТМИШ, в состав котороговходят редкоземельные металлы (церий, лантан и др.), позволяет получать чугунс низким содержанием серы и других вредных для получения качественного литья примесей; Обработка чугуна смесью, включающей лигатуру СИИТМИШ,а не чистые редкоземельные металлы, активность которых чрезвычайно высокая, также позволяет уменьшить пироэффект и газовыделение,что в свою очередь, способствует улучшению санитарно-гигиенических условий в цехе.Содержание СИИТМИШв предлагаемой смеси находится в пределах 5- 107. что составляет на массу жидкогоо рметалла 0,1-0,5 (РЗМ 0,025-0,125 ф . Уменьшение содержания СИИТМИШв смеси ниже нижнего предела (57) не оказывает достаточного рафинирующего действия на чугун, при этом содержание серы не может быть снижено до 0,02-0,053, Превышение содержания СИИТМИШв смеси выше 10% приводит к появлению в тонких сечениях отливки свободного цементита и к снижению однородности структуры и свойств чугуна по сечению отливки.Медь выполняет в предлагаемой сме-. си роль элемента, стабилизирующего перлитную матрицу чугуна. Остаточноесодержание меди должно быть О,б,83.Снижение содержания меди ниже нижнегопредела приводит к появлению в структуре чугуна с невысокой скоростью затвердевания феррита, способствующего снижению твердости. Увеличение содержания меди в смеси приводит к выделению ее по границам зерен, что ослабляет межзеренные связи и снижает прочность чугуна.Графит в предлагаемой смеси при взаимодействии с жидким металлом и кислоро" дом воздуха создает защитную атмосферу, которая предохраняет от угара магний и РЗМ. Содержание графита в смеси менее 17 недостаточно для надеж1239160 Компонентыи механические свойства Содержанке компонентов, мас.7.,и показатели свойств состава 1 2 3 4 56 7 5 45,Магний 0,5 . 10 БарийГрафит(электродный порошок) 0,9 1 10 1,5 Никель Медь Ос" Остальное 35 40 30 41 тальное Никель- магниевая лигатура 18 2,0 22 17 23 Силикобарий 10 15 25 26 Ферромолибден 15 20 22 23 СИИТМИЙ7,5 10 Пределпрочности прирастяжениикгс/мйф 240 320 370 430 490 540 545 ной защиты активных присадок от окисления. Превышение содержания графитав смеси более 2 Е приводит к науглероживанию чугуна, Превышение содержания углерода при производстве крупного литья приводит к огрублению графита в структуре чугуна, что приводит к снижению прочностных характеристик. 1 О В условиях опытного производстваиспытывают составы модифицирующихсмесей для обработки чугуна. Составчугуна следующий,Х: углерод 3,2-3,3;кремнйй 1,4"1,5;марганец 0,5-0,6;хром 0,1-0,3; сера 0,03-0,04, фос 0 05 0 06 Составы 1 и 2 ине тный модификатор, остальные составы предлагаемые. Составляющие смеси дро бят до фракции 2-4 мм и смешивают для равномерного распределения элементов.Модифицирующую смесь вводят в ковш при выспуске металла из индук-. ционной печи. Температура металла перед выпуском 1450-1470 аС. Из обработанного модифицирующими смесями чугуна отливали отливки, скорость затвердевания которых 5-10 фС/мин.Составы смесей и механические свойства чугуна после обработки представлены в таблице,1239160 Продолжение таблицы Компоненты Содержание компонентов, мас.Е,и показатели свойств состава и механические свойства 12 , 345 6713 43,0 51,0 58,0 61,0 67,0 70,5 Пределпрочности приизгибекгс/мм 70,0 Твердость(НВ),кгс/мм 274 179 197 215 223 235 247 Величинаотбела на стандартном клине,16 12 Степень однородностисвойств и 82 87 89 97 95 94Э 93 структуры Время сохранения эффекта модифицирования,мин 10 17 23 27 35 36 36 Составитель К.Сорокин Редактор Н,Яцола Техред Н.Бонкало Корректор О.ЛуговаяЗаказ 3355/21 Тираж 567 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. ужгород, у . рл.П оектная 4й Прочностные характеристики чугунов, обработанных предлагаемым составом модифицирующих смесей, значительно превышают те же величины у чугунов, обработанных известной модифицирующей смесью. Степень однородности и время сохранения эффекта модифицирования также выше.Применение модифицирующей смеси позволяет получить за счет повышения степени однородности структуры 1 высококачественные массивные отливки с требуемыми свойствами. Применение смеси для обработки чугуна крупных отливок цилиндров бумагоделательных машин позволяет повысить пределпрочности на разрыв на 25-353,предел прочности на изгиб на 20-253,твердость на разрыв на 15-203. Повышение прочностных характеристик способствует увеличению срока службы цилиндров до 30-40 лет.