Модификатор для чугуна Советский патент 1985 года по МПК C22C35/00 

(i СП

4;: 1 Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности к получению и исполь ванию комплексных модифицирующих сплавов, используемых для внепечн обработки чугуна. Известен модификатор, содержащ мае. %: Кремний40-60 Кальций5-10 Барий0,5-10 Медь10-25 Алюминий 2,5-8,0 Углерод0,5-6,0 ЖелезоОстальное ij Однако данный модификатор не д возможности значительно влиять на микроструктуру чугуна, особенно н форму и размеры графитовых включе и дисперсность перлита, повьшать прочностные и антифрикционные свой ства чугуна. Наиболее близким к предложенном по технической сущности и достига мому результату является сплав дл легирования, содержащий, мае. %: Кремний65,0-84,5 Кальций0,15-2,35 Алюминий1,8-6,5 Стронций0,8-2,0 Углерод0,5-3,4 Барий0,35-3,8 Медь2,6-8,0 Сурьма3,5-10,5 ЖелезоОстальное Использование данного сплава не позволяет значительно влиять на улучшение формы и уменьшение разме ров графитовых включений. Кроме то чугун, обработанный данным сплавом имеет низкие антифрикционные свойс ва. U Целью изобретения является улуч шение микроструктуры и повьш1ение антифрикционных свойств чугуна. Поставленная цель достигается что модификатор для чугуна, содерж щий кремний, кальций, алюминий, стронций, углерод, барий, медь, сурьму и железо, дополнительно со держит титан и фосфор при следующ соотношений компонентов, мае. %: Кремний42,0-58,0 Кальций0,2-7,0 Алюминий0,5-4,0 Стронций0,5-3,5 Углерод0,8-4,5 Барий0,6-3,0 8,0-12,5 0,2-5,0 Сурьма 0,3-8,0 0,5-6,0 Фосфор Железо Остальное Кремний является модификатором и способствует улучшению формы и уменьшенрпо размеров графитовых включений. Модифицирующее действие кремния проявляется при его содержании в сплаве в количестве больше 42,0%. Если содержание кремния превьш1ает 58,0%, то дальнейшее его действие на микроструктуру чугуна ослабевает. Кальций способствует улучшению формы графитовых включений в микроструктуре чугуна. Его положительное влияние начинает проявляться при содержании в сплаве в количествах больше 0,2%. При содержании кальция больше 7,0% его положительное влияние проявляется значительно слабее. Барий является сильным модификатором, влияющим на форму, размеры и количество графитовых включений и дисперсность и количество перлита. Кроме того, он подавляет выпадение структурносвободного цементита. Благоприятное влияние бария проявляется при его содержании в сплаве в количествах больше 0,6%. При содержании бария больше 3,0% в микроструктуре наблюдается укрупнение пластинок перлита, появляется феррит и снижается уровень антифрикционных свойств. Медь способствует перлитизации микроструктуры чугуна и повьш1ает 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 проявляться при содержании в количестве больше 0,5%. При увеличении содержания алюминия больше 4,0% он приводит к образованию окисных пленок, которые снижают прочностные и антифрикционные свойства чугуна.

3

Углерод снижает температуру плавления модификатора и способствует повышению его усвоения чугуном. Влияние углерода на повьшение усвоения модификатора чугуном начинает проявляться при его содержании в сплаве в количествах больше 0,8%. Повышение содержания углерода больше 4,5% приводит к ухудшению формы и увеличению размеров графитовых включений, что, в свою очередь, приводит к снижению свойств чугуна.

Стронций является сипьным 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 повьш1ению антифрикционных свойств чугуна. Положительное влияние фосфора проявляется при его содержании

50444

в сплаве в количествах больше 0,5%, I а сурьмы - при ее содержании в количествах больше 0,2%. При содержании в сплаве больше 6,0% фосфора и 5,0% 5 сурьмы образуются крупные включения эвтектики, которые повьшаают хрупкость чугуна и способствуют снижению его прочностных и антифрикционных свойств.

10 Пример. Выплавку исследуемых модификаторов проводили в индукционной печи ИСТ-0,16. Химический состав -и свойства исследуемых сплавов приведены в таблице. Сплавы 1 и 2

5 соответствуют прототипу, сплав 3 содержит меньше стронция, фосфора и сурьмы, сплав 9 содержит больше титана и сурьмы, а сплавы 4-8 полностью соответствуют по составу предлагаемому модификатору.

Анализ данных таблицы показывает, что по сравнению с известным сплавом предлагаемая лигатура имеет более низкую температуру плавления и больший процент усвоения чугуном.

Исходный чугун, используемый для внепечной обработки исследуемыми модификаторами, имеет следующий химический состав, мас.%: углерод

0 3,29; кремний 1,68; марганец 0,83; хром 0,16; никель 0,09; медь 0,12; фосфор 0,08; сера 0,03; железо остальное. Выплавку чугуна проводят в индукционной печи ИСТ-0,16. После расплавления чугун перегревают до температуры 1750-1780 К. Внепечную обработку проводят исследуемыми модификаторами при температуре чугуна в пределах 1690-1735 К. Дпя обработки используют 1,5% исследуемых сплавов.

111

Из таблицы видно, что использование для внепечнон 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 Ша, модуль упругости с 13250-13300 до 13950-14250 кгс/мм, твердость

4412

с 212-217 до 232-257 и износостойкость с 1,0-1,04 до 1,33-1,56 при снижении коэффициента трения без смазки с 0,26-0,27 до 0,21-0,22. Ожидаемый экономический эффект за счет повьппения антифрикционных свойств чугуна в 1,25-1,45 раза составит 5,62-5,87 руб. на 1 т годного чугуна.

МОДИФИКАТОР ДЛЯ ЧУГУНА, содержащий кремний, кальций, алюминий, стронций, углерод, барий, медь, сурьму и железо, отличающийся тем, что, с целью улучшения микроструктуры и повышения антифрикционных свойств чугуна, он дополнительно содержит титан и фосфор при следующем соотношении компонентов, мас.%: 42-58 Кремний 0,2-7,0 Кальций 0,5-4,0 Алюминий 0,5-3,5 Стронций 0,8-4,5 Углерод 0,6-3,0 Барий 8,0-12,5 Медь 0,2-5,0 Сурьма 0,3-8,0 Титан 0,5-6,0 Фосфор ш Остальное Железо