Модификатор для чугуна

А СООЭ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК С 22 С 35/О КОМИТЕТ СССРНИЙ И ОТКРЫТИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫИПО ДЕЛАМ ИЗОБ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ с1 /ъ. 5(71) Институт проблем литья АН УССР(56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 769387, кл. С 22 С 35/00, 1978.2. Авторское свидетельство СССРИф 857291, кл. С 22 С 35/00, 1979. тем, что, с целью улучшения микроструктуры и повьппения антифрикционных свойств чугуна, он дополнительн содержит титан и фосфор при следующем соотношении компонентов, мас.т:Кремний 42-58 Кальций 0,2-7,0 Алюминий , . 0,5-4,0 Стронций 0,5-3,5Углерод 0,8-4,5 Барий 0,6-3,0 Медь 8,0-12,5 Сурьма 0,2-5,0 Титан 0,3-8,0 фосфор 0,5-6,0 Железо Остальное1 О Изобретение относится к метал.лургии и литейному производству,в частности к получению и использованию комплексных модифицирующихсплавов, используемых для внепечнойобработки чугуна.Известен модификатор, содержащиймас. %;Кремний 40-60Кальций 5-10Барий О, 5-10Медь 10-25Алюминий 2,5-8,0Углерод 0,5-6,0Железо Остальное 1 . 15Однако данный модификатор не даетвозможности значительно влиять намикроструктуру чугуна, особенно наформу и размеры графитовых включенийи дисперсность перлита, повышать 20прочностные и антифрикционные свойства чугуна.Наиболее близким к предложенномупо технической сущности и достигаемому результату является сплав для25легирования, содержащий, мас. %;Кремний 65,0-84,5Кальций 0,15-2,35Алюминий 1,8 - 6,5Стронций 0,8-2, 0 30Углерод 0,5-3,4Барий 0,35-3,8Медь 2,0-8,0Сурьма 3,5-10,5Железо Остальное 2Использование данного сплаване позволяет значительно влиять наулучшение формы и уменьшение размеров графитовых включений. Кроме того,чугун, обработанный данным сплавом,имеет низкие антифрикционные свойст-ва.Целью изобретения является улучшение микроструктуры и повышениеантифрикционных свойств чугуна.45Поставленная цель достигается тем,что модификатор для чугуна, содержащий кремний, кальций, алюминий,стронций, углерод, барий, медь,сурьму и железо, дополнительно содержит титан и фосфор при следующемсоотношении компонентов, мас, %:Кремний 42,0-58,0Кальций 0,2-7,0Алюминий 0,5-4,055Стронций 0,5-3,5Углерод 0,8-4,5Барий О, 6-3,0 Медь 8,0 - 12,5СурьмаТитан 0,3-8,0Фосфор 0,5 - 6,0Железо ОстальноеКремний является модификатороми способствует улучшению формы иуменьшению размеров графитовых включений. Модифицирующее действие кремния проявляется при его содержаниив сплаве в количестве больше 42,0%.Если содержание кремния превышает58,0%, то дальнейшее его действиена микроструктуру чугуна ослабевает,Кальций способствует, улучшениюформы графитовых включений в микроструктуре чугуна. Его положительноевлияние начинает проявляться при содержании в сплаве в количествах больше 0,2%. При содержании кальциябольше 7,0% его положительное влияние проявляется значительно слабее.Барий является сильным модификатором, влияющим на форму, размерыи количество графитовых включенийи дисперсность и количество перлита.Кроме того, он подавляет выпадениеструктурносвободного цементита.Благоприятное влияние бария проявля -ется при его содержании в сплавев количествах больше 0,6%. При содержании бария больше 3,0% в микроструктуре наблюдается укрупнениепластинок перлита, появляется феррит и снижается уровень антифрикционных свойств,Медь способствует перлитизации микроструктуры чугуна и повышает его жидкотекучесть. Положительное влияние меди проявляется при ее содержании в сплаве в количествах больше 8,0%. Содержание в сплаве меди в количествах больше 12,5% приводит к ее ликвации в микроструктуре чугуна и снижению прочностных и антифрикционных свойств.Алюминий, являясь модификатором,способствует тому, что в микроструктуре чугуна не появляется структурносвободный цемент. Его модифицирующее действие начинает проявлятьсяпрн содержании в количестве больше0,5%. При увеличении содержания алюминия больше 4,0% он приводит к образованию окисных пленок, которые снижают прочностные и антифрикционныесвойства чугуна,Углерод снижает температуру плавления модификатора и способствует повышению его усвоения чугуном, Влияние углерода на повышение усвоения модификатора чугуном начинает проявляться при его содержании в сплаве в количествах больше 0,8Повышение содержания углерода больше 4,5 приводит к ухудшению Формы и увеличению размеров графитовых включений, что, в свою очередь, при; водит к снижению свойств чугуна.Стронций является сильным модификатором. Его введение в состав сплава обеспечивает значительное улучшение формы, увеличивает количество и уменьшает размеры графитовых включений. Положительное влияние стронция проявляется при его содержании в сплаве в количествах больше 0,5 . При увеличении содержания стронция больше 3,5 . дальнейшего улучшения микроструктуры и повышения свойств чугуна не наблюдается.Введение титана в состав модификатора обеспечивает улучшение формы графита и перлитизацию металлической матрицы микроструктуры чугуна. Положительное влияние титана проявляется при его содержании в сплаве больше 0,3 . Если содержание титана превышает 8,0 , то его дальнейшее влияние на микроструктуру и свойства чугуна уменьшается.Введение в состав модификатора фосфора и сурьмы способствует появлению в микроструктуре чугуна сложной сурьминофосфористой эвтектики и повышению антифрикционных свойств чугуна, Положительное влияние ФосФора проявляется при его содержании 145044 4в сплаве в количествах больше 0,5 .,а сурьмы - при ее содержании в количествах больше 0,2. При содержаниив сплаве больше 6,0 . Фосфора и 5,0 сурьмы образуются крупные включенияэвтектики, которые повышают хрупкость чугуна и способствуют снижениюего прочностных и антифрикционныхсвойств .10 П р и м е р. Выплавку исследуемых модификаторов проводили в индукционной печи ИСТ-О, 16. Химйческийсостав и свойства исследуемых сплавов приведены в таблице. Сплавы 1 и 2 15 соответствуют прототипу, сплав 3содержит меньше стронция, фосфораи сурьмы, сплав 9 содержит большетитана и сурьмы, а сплавы 4-8 полностью соответствуют по составу предо лагаемому модификатору.Анализ данных таблицы показывает,что по сравнению с известным сплавомпредлагаемая лигатура имеет болеенизкую температуру плавления и боль ший процент усвоения чугуном.Исходный чугун, используемый длявнепечной обработки исследуемымимодификаторами, имеет следующийхимический состав, мас. .: углерод Зб 3,29; кремний 1,68; марганец 0,83;хром 0,16; никель 0,09; медь О, 12;фосфор 0,08; сера 0,03; железо -остальное. Выплавку чугуна проводятв индукционной печи ИСТ-О, 16. После 35расплавления чугун перегревают дотемпературы 1750-1780 К. Внепечнуюобработку проводят исследуемыми модификаторами при температуре чугунав пределах 1690-1735 К. Для обработ ки используют 1 5 исследуемыхсплавов.ф )х х х х х фВО ."Га хЭ О Да ач ЕЮ Ю М л Щ СО л л 0 СО л счСЧ СО СЧ 1 л л СЧ СО О иО СЧо фФ О СС э о Рф а х э 1О Сл Э О а е д ц 1 ю й 11 1 Э 1 Х 1 х Э 1 М 1 " 1 О 1 о а С 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Эф х о 1 1 1 1О 1 1 1 1 1 1 11 1 СО 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 ,С 1 э 11 э 1 э 1 Х 1 1 О1 х 1 Х Р 1 11 С 1э х 1 1 11 х ц о х х э о х аЕ Ил Э ц х э с 0 Ш е х л 1 Хо10 ОлХ С СОхо аИ фч Оц 5 йэ- аа В 1 О эо с фо е х Ц 1 Э х а Э О вх х о Х Х С 4 э хд х о О 1 С о х х о б 1 о о ООл СЧ с 1 ов а1 м 1 а Фх 61 щ х ивСоставитель Н,ШепитькоРедактор М.Циткина Техред А.Вабинец . Корректор И.Муска Заказ 1122/21 Тираж 583 Подписное ННИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 Из таблицы видно, что использование для внепечной обработки предложенного сплава по сравнению с известным позволяет повысить предел прочности при растяжении с 266-275 до 276-286 МПа, предел прочности при изгибе с 500-514 до 552-568 МПа, модуль упругости с 13250-13300 до 13950-14250 кгс/мм, твердость 145044 12с 212-217 до 232-257 и износостойкость с 1,0-1,04 до 1,33-1,56 приснижении коэффициента трения безсмазки с 0,26-0,27 до 0,21-0,22,Ожидаемый зкономический эффектза счет повышения антифрикционныхсвойств чугуна в 1,25-1,45 раза составит 5,62-5,87 руб. на 1 т годногочугуна.