МОДИФИКАТОР Российский патент 1994 года по МПК C21C1/08 

Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности к разработке составов модификаторов, используемых в виде брикетов или наполнителя порошковой проволоки для обработки расплавов чугуна.

Известен модификатор чугуна, состоящий из легкоплавкого азотсодержащего вещества (ферроцианида натрия) и ферросилиция в соотношении 3:5 (Mountford F.A. - The British Foundryman/ April, 1966, pp. 141-151).

Недостатком этого модификатора является то, что он не обеспечивает высокие механические свойства чугуна при повышенных температурах эксплуатации, так как ферросилиций обладает незначительным влиянием на механические свойства чугуна при повышенных температурах.

Целью изобретения являются повышение механических свойств чугуна при повышенных температурах.

Для достижения указанной цели в состав известного модификатора, содержащего легкоплавкое азотсодержащее вещество, дополнительно вводят нитриды алюминия, титана, циркония, ванадия при следующем соотношении компонентов, мас. % : Нитриды алюминия, титана, циркония, ванадия 3-45 Легкоплавкое азотсо- держащее вещество Остальное
Нитриды алюминия, титана, циркония, ванадия, будучи тугоплавкими химически нейтральными по отношению к продуктам разложения легкоплавкого азотсодержащего вещества и элементам, входящим в состав чугуна, снижают интенсивность растворения легкоплавкого азотсодержащего вещества в чугунном расплаве, способствуя повышению усвоения азота, что благотворно отражается на свойствах чугуна при высоких температурах. Кроме того, они выполняют роль упрочняющей фазы в закристаллизовавшемся чугуне, сохраняющей свои свойства при высоких температурах.

Оптимальное содержание нитридов в заявляемом модификаторе 3-45 мас.%. При содержании нитридов менее 3% не достигается повышение механических свойств чугуна при высоких температурах, вследствие низкого усвоения азота и малого количества упрочняющей фазы (таблица, опыт 10).

При содержании нитридов в модификаторе более 45 мас.% ухудшается форма и увеличиваются размеры включений графита из-за инокулирующего эффекта нитридов в чугуне, вследствие чего снижаются механические свойства чугуна при повышенных температурах (таблица, опыт 2).

П р и м е р. Проверку преимуществ заявляемого изобретения проводили путем выполнения опытов по обработке расплава чугуна модификаторами заявляемого состава. Плавки чугуна выполнены в опытном производстве.

Чугун химического состава, мас.%: углерод 3,4-3,6; кремний 2,2-2,0; марганец 0,3-0,5; сера 0,02-0,04; фосфор 0,08; железо - остальное, выплавляли в 150 кг индукционной печи. Шихта состоит из чушкового чугуна, стального лома и ферросилиция. По расплавлении шихты металл перегревали до температуры 1450-1470^оС, счищали шлак и вводили модификатор. В опытах 1-6, 8-11 модификаторы вводили в чугун в расходуемой металлической оболочке, в опыте 7 - вид брикетов, полученных методами порошковой металлургии. Расход модификатора на обработке чугуна в каждом опыте выбирался таким, чтобы обеспечить ввод в чугун 0,25 мас.% легкоплавкого азотсодержащего вещества (в опытах использовали карбамид).

Из обработанного модификатором чугуна отливали технологические пробы, из которых в дальнейшем изготавливались образцы для определения механических свойств - прочности и трещиностойкости чугуна при повышенных температурах (300-600^оС). Усвоение азота определялось по результатам газового анализа.

Результаты испытаний приведены в таблице. В модификаторе заявленного состава использованы порошки нитридов алюминия, титана, циркония, ванадия дисперсностью 0,1 мм и менее.

Результаты испытаний показали, что использование заявленного модификатора взамен известных гарантирует высокие механические свойства чугуна при повышенных температурах: предел прочности при температуре 300^оС равен 309-375 МПа; при температуре 600^оС - 221-256 МПа; трещиностойкость при температуре 300^оС равна 34,3-43,3 МПаМ^0,5, при температуре 600^оС - 23,5-31,3 МПаМ^0,5.

Использование: металлургия и литейное производство, в частности разработка составов модификаторов, используемых в виде брикетов или наполнителя порошковой проволоки для обработки расплавов чугуна. Сущность: в состав модификатора, содержащего легкоплавкое азотсодержащее вещество, дополнительно введены нитриды алюминия, титана, циркония, ванадия при следующем соотношении компонентов, мас.%: нитриды алюминия, титан, цирконий, ванадий 3 - 45; легкоплавкое азотсодержащее вещество остальное. 1 табл.

МОДИФИКАТОР, содержащий легкоплавкое азотсодержащее вещество, отличающийся тем, что, с целью повышения механических свойств чугуна при повышенных температурах, он дополнительно содержит нитриды алюминия, титана, циркония, ванадия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Нитриды алюминия, титана, циркония, ванадия 3 - 45
Легкоплавкое азотсодержащее вещество Остальное