Смесь для модифицирования чугуна Советский патент 1987 года по МПК C21C1/00 

Изобретение относится к металлургии, в частности к составам модификаторов для получения чугуна преимущественно с пластинчатым графитом.

Цель изобретения - повышение прочности и однородности свойств чугуна в толстостенных , и разностенных,отливках.

Смесь для модифицирования чугуна

шевыми центрами для кристаллизации графита, что уменьшает вероятность появления структурно-свободного цементита и .повьпцает однородность свойств чугуна,

В составе смеси используют высокоуглеродистый феррохром в кусках размером Т-4 мм, высокоуглеродистый ферромарганец в кусках размером 1-4 мм.

содержит высокоуглеродистые феррохром О сурьму теллуристую в виде соединения

и ферромарганец, сурьму теллуристую и лигатуру с редкоземельньпу1И металлами на железокремниевой основе при следующем соотношении компонентов, масД:

Sbje

15

Феррохром высокоуглеродистый

Сурьма теллурис- тая

Лигатура с редкоземельными металлами на железокремниевой основе .

Ферромарганец высоко- углеродистьй

12-20

65-75

Остальное

25

30

Введение в состав смеси сурьмы теллуристой в виде соединения Sb Те повышает прочность и однородность свойств чугуна в толстостенных и разностенных отливках, так как сурьма и теллур способствуют перлитиза- ции металлической основы в толстых

ма предотвращает образование карбидов, особенно хрома, в тонких сечениях отливки, а теллур способствует измельчению эвтектического зерна.

Введение в состав смеси лигатуры 40 с редкоземельными металлами на железокремниевой основе не только обеспечивает высокую степень графитиза- ции чугуна, но и способствует улучшению формы, размеров и распределения 45 графита в металлической основе и, как следствие, повышению прочности и однородности свойств чугуна в отливках.

Использование в предлагаемом составе смеси высокоуглеродистых феррохрома и ферромарганца с содержанием соответственно 8 и 7% углерода повышает графитизирующую способность смеси и способствует измельчению включений графита, так как углерод феррохрома и ферромарганца при вводе в расплав чугуна слуркит. зародыв порошке с частицами размером менее 0,5 мм, лигатуру с редкоземельными металлами на железокремниевой основе в кусках размером 1-4мм.

Смесь для модифицирования чугуна приготавливают отвешиванием расчетных доз компонентов в соответствии с предложенным количественным соотношением и в зависимости от массы 0,05-0,120 модифицируемого металла.

Эффективность действия смеси выявляют на чугуне, содержащем, %: С 2,95-3,06; Si 1,60-1,72;№ 0,50- 0,52; S 0,02-0,03, выплавленном в кислой индукционной печи и нагретом до 1450±10 С, а затем захоложенном

до ,

Компоненты смеси для модифицирования вводят в ковш в количестве 0,15 % от массы жидкого чугуна. Пос- . ле вьщержки и удаления шлака заливают литейные формы для получения образцов и технологических проб.

В табл. 1 представлена составы

35 предложенной и известной смесей для модифицирования чугуна.

В табл. 2 показано влияние указанных смесей на свойства модифицированного чугуна.

40 Модифицирующий эффект предложенного и известного составов смеси оцени- Вс1ют по величине отбела пробы размером 6565-12 мм, заливаемой в стержневую форму с 1у1еталлической плитой; по величине предела прочности G образцов, вырезанных из цилиндрических заготовок диаметром 30 мм и длиной 280 мм; по колебанию показателей твердости НВ, по сечению ступенчатой

пробы со ступенями толщиной 4080120 мм и по микроструктуре шлифов, приготовленных из образцов после испытаний механических свойств.

55 Испытания на прочность и твердость, а также исследование микроструктуры проводят стандартными методами.

Из приведенных в табл. 2 результатов испытаний следует, что оптимальшевыми центрами для кристаллизации графита, что уменьшает вероятность появления структурно-свободного цементита и .повьпцает однородность свойств чугуна,

В составе смеси используют высокоуглеродистый феррохром в кусках размером Т-4 мм, высокоуглеродистый ферромарганец в кусках размером 1-4 мм.

Sbje

ром мен земельн ниевой

55 Испытания на прочность и твердость, а также исследование микроструктуры проводят стандартными методами.

Из приведенных в табл. 2 результатов испытаний следует, что оптимальная массовая доля высокоуглеродистых феррохрома и ферромарганца, сурьмы теллуристой и лигатуры с редкоземельными металлами на железокремниевой основе Б составе смеси находится 5 соответственно в пределах,%: 12-20, 9-16; 0,05-0,10 и 65-75 (составы 1-3).

Введение высокоуглеродистого феррохрома в количестве 12-20% обеспечивает повышение прочности и однород- О ности (изотропности) свойств модифицированного чугуна по сечению отливок за счет ввода хрома и одновременно способствует графитизации чугуна за счет ввода углерода, служащего дополнительными центрами кристаллизации графита.

При уменьшении содержания высокоуглеродистого феррохрома в составе модификатора (состав 4) ухудшаются показатели прочности модифицированного чугуна, а также увеличивается разброс показателей твердости в различных по толщине стенках отливок изи разностенных отливок

вследствие

15

20

ухудшения микроструктуры, меньшей степени перлитизации металлической, основы, укрупнения эвтектического зерна.

При увеличении содержания сурьмы теллуристой в составе смеси (состав 7) прочность чугуна и однородность показателей твердости по сечению отливки подают вследствие появления в структуре карбидов и выделения структурных составляюш,их неблагоприят ной формы, в частности аномальных форм графита (сетчатого, видманштет- тового), и разорванной сетки по границам эвтектических зерен.

Лигатура с редкоземельными металлами на железокремниевой основе введена в состав смеси в пределах 65-75% что обеспечивает повышение модифицирующего эффекта, прочности и однородности свойств чугуна в разностенных отливках.

Уменьшение содержания лигатуры с

за ухудшения структуры металлической редкоземельными металлами на железоо сновы чугуна (возрастает содержание феррита), формы, размеров и распределения включений графита. При увеличении содержания высокоуглеродистого феррохрома (состав 5) понижается прочность чугуна и однородность показателей, твердости по сечению толстостенных и разностенных отливок из-за повышения склонности чугуна к

отбелу, появления структурно-свобод- 35 ния структуры чугуна, главным образом

ного цементита (особенно в тонких стенках и кромках отливки), затрудняющего механическую обработку.

Введение высокоуглеродистого фер- . ромарганца в пределах 9-16% в сое- 40 таве смеси способствует повышению графитизирующей способности и лучшему усвоению смеси в расплаве чугуна при обеспечении высокого уровня прочностных свойств чугуна.

Сурьма теллуристая вводится в состав смеси в количестве 0,05-0,10% Это содержание является оптимальным для обеспечения высокой перлитизи- рующей способности и однородности свойств по сечению толстостенных и разностенных отливок.

формы, размеров и распределения включений графита.

Повышение содержания лигатуры с редкоземельными металлами на железокремниевой основе в составе смеси (состав 9) приводит в некоторому увеличению отбела, образованию газовой пористости в отливках из-за повышения количества вводимого в расплав чугуна 5 алюминия (содержащегося в лигатуре в пределах 2-6%) и удорожанию смеси из-за высокой стоимости РЗМ.

50

Как следует из результатов испытаний, приведенных в табл. 2, обработка жидкого чугуна предложенной смесью, по сравнению с известной, обеспечивает повышение модифицирующего эффекта, выражающегося в повьшении предела прочности при растяжении на 10-14% и однородности структуры и твердости чугуна по сечению разностенных и толстостенных отливок более чем в 4,0 раза.

При уменьшении содержания сурьмы теллуристой в составе смеси (состав 6) ухудшается ее модифицирующий эффект, понижается прочность чугуна и увеличивается разброс показателей твердости по сечению толстостенных

ь 5 ).

1308630

и разностенных

ухудшения микроструктуры, меньшей степени перлитизации металлической, основы, укрупнения эвтектического зерна.

При увеличении содержания сурьмы теллуристой в составе смеси (состав 7) прочность чугуна и однородность показателей твердости по сечению отливки подают вследствие появления в структуре карбидов и выделения структурных составляюш,их неблагоприятной формы, в частности аномальных форм графита (сетчатого, видманштет- тового), и разорванной сетки по границам эвтектических зерен.

Лигатура с редкоземельными металлами на железокремниевой основе введена в состав смеси в пределах 65-75%, что обеспечивает повышение модифицирующего эффекта, прочности и однородности свойств чугуна в разностенных отливках.

Уменьшение содержания лигатуры с

0

кремниевой основе в составе смеси (состав 8) приводит к ухудшению модифицирующего эффекта вследствие превалирования действия феррохрома и ферромарганца, повышению углерод ного эквивалента чугуна и, как следствие, к снижению прочности чугуна и однородности свойств по сечению толстостенных отливок вследствие ухудше

формы, размеров и распределения включений графита.

Повышение содержания лигатуры с редкоземельными металлами на железокремниевой основе в составе смеси (состав 9) приводит в некоторому увеличению отбела, образованию газовой пористости в отливках из-за повышения количества вводимого в расплав чугуна алюминия (содержащегося в лигатуре в пределах 2-6%) и удорожанию смеси из-за высокой стоимости РЗМ.

Как следует из результатов испытаний, приведенных в табл. 2, обработка жидкого чугуна предложенной смесью, по сравнению с известной, обеспечивает повышение модифицирующего эффекта, выражающегося в повьшении предела прочности при растяжении на 10-14% и однородности структуры и твердости чугуна по сечению разностенных и толстостенных отливок более чем в 4,0 раза.

Улучшение свойств чугуна, модифицированного предложенной смесью, про- лсхорит, как показывают металлографические исследования, за счет повышения степени перлитизации металлической основы и ее дисперсности, улучшения формы,, размеров и распределения включения графита, повышения однородности структуры металла по сечению толстостенных и разностенных отливок.

Кроме того, предложенная смесь имеет высокую графитизирующую способность благодаря содержанию в ней значительного количества углерода, служащего зародышевыми центрами для кристаллизации графита, что дает возможность сократить расход смеси в 4-5 раз, уменьшить потери темпеотливок в песнаных формах с остаточной влажностью не выше 1,0%.

Таким образом, при использовании предложенной смеси для модифицирова- 5 ния чугуна повышают прочность и однородность чугуна в толстостенных и разностенных отливках при внепечно обработке жидкого металла.

О Формула изобретения

Смесь для модифицирования чугуна, вклтючаюш,ая феррохром и ферромарганец отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности и однородности свойств чугуна в толстостенных и разностенных отливках, она дополнительно содержит сурьму теллурис- тую и лигатуру с редкоземельными

J5

ратуры обрабатьшаемого жидкого метал-20 металлами на железокремниевой оснола и экономить топливо или электроэнергию при выплавке чугуна

Предложенная смесь для модифицирования чугуна может быть использована при производстве отливок деталей машин и оборудования, работающих в условиях трения, повышенных и длительных механических нагрузок и давлений. Наиболее целесообразно исполь-

зовать предложенную смесь для моди фицирования низкосерниГстых чугунов, выплавленных в электрических печах на шихте со значительной долей стального лома и предназначенных для получения разностенных и массивных

вест)

12

20 18,925

11

21

18

17 20 13

18

12,95

9 16

15,95

10,9 15,96

12,89 15,93 10,93

12

отливок в песнаных формах с остаточной влажностью не выше 1,0%.

Таким образом, при использовании предложенной смеси для модифицирова- ния чугуна повышают прочность и однородность чугуна в толстостенных и разностенных отливках при внепечной обработке жидкого металла.

Формула изобретения

Смесь для модифицирования чугуна, вклтючаюш,ая феррохром и ферромарганец, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности и однородности свойств чугуна в толстостенных и разностенных отливках, она дополнительно содержит сурьму теллурис- тую и лигатуру с редкоземельными

ве, при этом используют высокоуглеродистые феррохром и ферромарганец при следующем соотношении компонентов , мае.%:

30

Феррохром высокоуглеродистый

Сурьма теллурис- тая

Лигатура с редкоземельными металлами на железо- кремниевой основе Ферромарганец высокоуглеродистый

Т а

12-20 0,05-0,1

65-75

Остальное блица

75.

70,9

65

73

68 66

70 64 76

Таблица2

Изобретение относится к металлургии, в частности к составам модификаторов для получения чугуна преимущественно с пластинчатым графитом. Цель изобретения - повьппение прочности и однородности свойств чугуна в толстостенных и разностенных отливках. Смесь для модифицирования чугуна включает, мас.%: феррохром высокоуглеродистьй 12-20; сурьма тел- луристая 0,05-0,10; лигатура с редкоземельными металлами на железо- кремниевой основе 65-75 и ферромарганец высокоугле одистый остальное. Смесь обеспечивает повышение предела прочности при растяжении на 10-14% и однородность структуры и твердости чугуна по сечению разностенных и толстостенных отливок более чем в 4,0 раза. 2 табл. SS (Л