Модифицирующая смесь Советский патент 1987 года по МПК C21C1/00 

Изобретение относится к металлургии, а именно к модификаторам жидхого чугуна, и может быть использовано при производстве отливок из козкого чугуна

Целью изобретения является повьше- ние механических свойств чугуна.

Предложенная модифицирующая смесь содержит в качестве карбидообразуюа :их компонентов борную кислоту и окалину железаз а в качестве барийсодержа-дих компокантов - силикобаркй и углекислый барий при следующем соотношении компонентов5 мас,%

Борная кислота 65-70 Силккобарий8- ;2

Углекисльй барий 10-15 Окалина железа В качестве компонента модифицирующей смеси используется окалина железа отход кузнечного производства. Окалина железа образуется на заготовках при нагреве перед, ковкой, в процессе ковки она отлетает в виде мелких чешуек. Окалина железа представляет собой совокупность окислов железа (от окиси до закиси).

Окалина железа при вводе Б распла чугуна частично разлагается с вьще- лением кислорода, который способствует отбеливанию, Тов, предотвраЕ;ает выделение свободного графита при кристаллизации,.

Часть окислов окалины з качестве неметаллическ -пс включений сл,у:;сит подкладкой для субмикроскопических за- родьш ей графита, которые имеются при кристаллизации белого чугуна, превращаемого впоследствии термообработкой в ковкий.

В качестве компонента модифицирующей смеси используется барий угле кисльй технический,, который при вводе в жидкий чугун разлагается на окись бария и углекислый газ, Цузырь ки углекислого газа, проходя через слой металла в ковше, барботируют чугунр повышая эффективкость модифицирования и протекания химкческиз: реакций. Барий, имея высокий коэффициент активности по отношению к с.ерв вступает в реакцию заме1цения из окисла бария с образованием сульфидов, которые, адссрбируясь на зародьпагж графита, препятствуют иэ.. хаотическому росту и они приобретают ксмпавггну форму.

В качестве компо 1ента предложенной модифицирующей смеси кспользует

0

5

ся также силикобарий. Кремний силико- бария является са.мь5к активным графи- тизируюви-тм злементоМа который при кристаллизации выделяется в виде субмикроскопических зародышей.

В состав предлагаемой модифицирующей смеси входит также борная кислота, которая представляет собой порошок белого цвета. Борная кислота включена, в состав модифицирующей смеси для введения в расплав чугуна бора. Модифицирование бором сильно влияет на графитизацига. При .концентрациях бора меньше 0,003% он резко ускоряет графитизацию без заметного З величения количества центров графита, а при добавке 0 0012% бора количество центров графита уменьшается. Введение в расплав более бора сопровождается ускорением процесса графитизации и резким увеличением количества центров графргта. При дальнейшем увеличении содержания бора его влияние на скорость графитизации начинает уменьшаться. Увеличение количества бора вьпле Q.17, приводит к . уменьшению скорости графитизации по сравнению с чугуном с меньй аь: добавкой бора. Бор, введенный в количест- i ве около 1%5 совершенно подавляет графитизацию белого чугуна. Причина этого заключа.ется в тон,, что бор является при зтом карбидообразующим элементом. При введении бора в больших количествах он образует сложные карбиды, которые почти не поддаются графитизации,

Ввод в белый чугун силикобария и углекислого бария приводит к увелк-- ченню центров графита, их измельчению и улучшению ж формы, что положительно сказывается на увеличении механических свойств.

Для получения модифицирующих смесей было пригото1 лено пять составов ингредиентов (1 - 5). Параллельно бьша подготовлена известная модифи- тнрующая смесь (6) „

Химический состав смесей 1-6 предв табл. 1 о

Каждую модифицирующую смесь лри- гс ТОБЛяли отдельно смешиванием компонентов,. При зыпуске ЖИДКОГО чугуна (состав, мас.%: € 2,4| Si IJj Mn 55 0,4,- Cr 0,06; S 0,06; P 0,07), выплавленного дуплекс-процессом вагранка - элактродуговая печЬ; модифици- рую|1ше с неси при температуре порядка 1500 С последовательно вводили в

5

0

5

O-ставлен

шесть ковшей. Затем модифицированный чугун разливали по формам и одновременно отливали опытные образцы для исследования механических свойст чугуна.

Отлитые образцы, модифицированные предложенной смесью, подвергали термической обработке по режиму: нагрев до , вьщержка при этой промежуточное охлажде- с вьщержкой при этой температуре и окончательное охлаждение на воздухе.

Механические характеристики полученных отливок (опытных образцов) приведены в табл. 2. Присутствие в модификаторе более 12% силикобария и более 15% углекислого бария ведет к появлению в структуре пластинчатого графита, т.е. к образованию серого чугуна, а не белого, и, следовательно, к снижению метемпературе, ние до

ханических свойств чугуна, а присутствие в модификаторе более 70% борной кислоты и более 17% окалины веде к излишнему увеличению количества цементита в структуре и увеличению продолжительности термической обработки.

Присутствие в модификаторе ме- нее 8% силикобария и менее 10% углекислого бария ведет к снижению скорости графитизации чугуна в твердом состоянии и, следовательно, к увели

чению продолжительности отжига и сни-з5 при следующем соотношении компоненжению механических свойств чугуна, а присутствие в модификаторе менее 65% борной кислоты и менее 3% окалины ведет к появлению в структуре зон серого чугуна, т.е. к ухудшению фор

мы графита и выделению при кристал лизации жидкого чугуна свободного пластинчатого графита, а значит, к снижению механических характеристик.

Результаты испытаний показали, что чугун, обработанный предлагаемой модифицир тощей смесью, обладает более высокими механическими свойствами. Предел прочности на разрыв чуГуна, обработанного предлагаемой

смесью, на 45-60 МПа выше по сравнению с чугуном, обработанным известной смесью.

Использование изобретения обеспечивает улучшение качества отливок за счет повьшения механических свойств чугуна (прочность вьште на 45-60 МПа); повьшение срока службы деталей, изготовленных из чугуна, модифицированного предлагаемой смесью; улучшение условий труда обслуживающего персонала за счет исключения вьще- лений токсичного висмута.

Формула изобретения

Модифицирующая смесь, содержащая карбидообразукнций компонент и силико- барийр отличающаяся тем, что, с целью повьшгения механических свойств чугуна, она дополнительно содержит углекислый барий, а в качестве карбидообразующих компонентов содержит борную кислоту и окалину железа,

тов, мас.%:

Борная кислота 65-70 Силкобарий8-12

Углекислый барий 10-15 Окалина железа 3-17 Таблица 1

Примечание. ГФ- форма графита; размер включений графита;

ПТ2 - перлит зернистый; Фе - феррит.

Та6лица2

Изобретение относится к металлургии, а именно к модификаторам жидкого чугуна, и может быть использовано при производстве отливок из ковкого чугуна. Целью изобретения является повышение механических свойств чугуна. Модифицирующая смесь содержит, мас.%: борную кислоту 65- 70; силикобарий 8-12; углекислый барий 10-15 и окалину железа 3-17. Применение смеси позволяет увеличить предел прочности чугуна на разрыв на 45-60 МПа. 2 табл. i