Модификатор Советский патент 1988 года по МПК C22C35/00 

Сл9 СГ 05 ел

ел

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения высокопрочного чугуна преимущественно для массивных отливоке

Цель изобретения - по.вышение пер литизации металлической основы в литом состоянии и сохранение высоких механических свойств чугуна в крупногабаритных массивных отливках с толщ ной стенок 50 мм и более

Модификатор предлагаемого состава содержит5 масо%

Магний 6-9

Капы: й О 31 - 4

Барий OJ - 4

Редкоземельные

металлы О j1 - 4

Медь .10-50

Циркох-шй О j 1 - 20

Молибден О 91 - 10

Сурьма Oji 5

Железо 1 15

Марганец 1 -. 20

Бор0.1 - 4

АзотOj 1 .- 3

Кремний Остальное

Введение в состав комплексного модификатора марганца бора и азота способствует перлктизации металличес кой основы чугуна в массивных отливках с. толщиной стенок более 150 ьп-г

При вводе в состав модификатора марганца менее 1% его действие на получение перлитной структуры в массивных отливках не проявляется Ввод более 25% марганца в состав модифика тора вызывает образование в литой структуре чугуна карбидов, что приводит к понижению прочности модифицированного чугуна в массивных отливках о

При вводе в состав модификатора менее бора увеличивается количество феррита в структуре и снижается прочность чугуна. Ввод в состав модификатора бора более 4% вызывает образование карбидов о

Нали1.ше в составе модификатора азота в количестве 051-3% способствует совместно с присадками марганца и бора перлитизации чугуна в массивных отливкахо При вводе в состав модификатора менее 0,1% азота, его действие на перл1 тизацию чугуна не проявляется,, Ввод азота в модификатор в количестве более 3% приводит к получению отливки с отбелом.

особенно при одновременном вводе в чугун бора и сурьмы

Уменьшение в предлагаемом состане модификатора таких сильнографити- зирующих элементов, как кальций и барий; до 4% вместо 5-15% в известном составе способствует снижению количества феррита в массивных отливках с толщиной стенок 150 мм и- более. При содержании в составе более 4% кальция и более 4% бария получается феррито-перлитная структура со значительным количеством феррита (до 25%), Кроме того, кальций, барий и РЗМ совместно с магнием являются сфероидизирующими элементами. Их совместньш ввод позволяет получать шаровидную форму графита в

толстостенных массивных отливках даже в присутствии демодифицирующих элементов (мышьяка, титана и других элементов) При содержании в составе модификатора менее. 0,1% кальция,

бария и РЗМ их сфероидизирующее действие не проявляется, соответственно ухудшаются механические свойства чугуна

Наличие в составе модификатора

магния в количестве 6-9% и редкоземельных металлов в количестве 0,1- 4% совместно с барием и кальцием вызывает образование в чугуне шаровидного графита. При содержании в модификаторе менее 6% магния и менее Ojl% РЗМ в толстостенньрс массивных отливках формируется пластинчатый графито При .содержании в модификаторе более 9% магния и более 4% РЗМ

в структуре чугуна появляются карби-. ды, снижающие механические свойства отливок о

Такие легирующие элементы в составе модификатора, как медь в количестве 10-50%, цирконий в количестве 0,1-20%, молибден в количестве 0,1- 10%, сурьма в количестве 0,1-5%, являются элементами, способствующими перлитизации металлической основы

чугуна в массивных отливках При содержании в модификаторе менее 10% меди и менее по 0,1% циркония, молибдена и сурьмы их действие на перлити- зацию чугуна в массивных отливках н е

проявляется, в структуре чугуна образуется значительное количество феррита При содержании в модификаторе более 20% циркония, более 10% молибдена и более 5% сурьмы в структуре

чугуна появляются карбиды, резко снижакяцие его механические свойства.

Ввод в состав модификатора более 50% меди является экономически нецелесообразным

Пример Выплавку предлагаемого модификатора проводили в индукционной печи Mni-J02 емкостью 100 кг В качестве шихтовых материалов использовали ферросилиций ФС75 силико- кальций СКЗО, ферросилиций с РЗМ ФС ЗОРЗШО, силикобарий с 40% бария, силикоцирконий с 50% циркония, ферромарганец ФМп75, ферромолибден ФМобО с 60% молибдена, медь М4, сурьма СуОО с 98,8% сурьмы, ферробор ФБО с 20% В, азотистый ферромарганец с 14% азота, металлический магний. Загрузку

65.5

мас.%: углерод 3,6, кремний 1,6, марганец 0,6, хром 0,15 фосфор 0,03, сера 0,03.

Исходный чугун выплавляли в дугоD

вой электропечи ДСП-0,5о

Температура чугуна при модифицировании составляла 1400-1420 С, Модифицирование осуществляли путем пог10 ружения модификатора на дно ковша и последующей заливкой чугуна Количество вводимого модификатора составляло 1,5% от массы жидкого чугуна. Для исследования структуры и

15 свойств модифицированного чугуна запивали массивные пробы размером мм и размером 250250 X300 мм. Механические свойства и структуру чугуна определяли на стан

Изобретение относится к области литейного производства, в частности для получения высокопрочного чугуна преимущественно для массивных отливок. Целью изобретения является повышение перлитизации металлической основы в литом состоянии и сокращение высоких механических свойств чугуна в крупногабаритных массивных отливках с Толщиной стенок 150 мм и более. Предложенный модификатор содержит, мас.%: магний 6-9, кальций 0,1-4, барий 0,1-4, редкоземельные металлы 0,1-4, медь 10-50, цирконий 1-20, молибден 0,1-10, сурьму 0,1-5, железо 1-15, марганец 1-20, бор 0,1-4, азот 0,1-3, кремний остальное. Использование предложенного модификатора эффективно при получении массивных отливок с толщиной стенок 150 мм и более, 2 табл. S (Л

шихтовых материалов проводили в еле- 20 дартных образцах, вырезанных из се- дующей последовательности: на дно пе- редины отлитых проб

чи загружали ферросилиций, силико- кальций, силикоцирконий, ферромарганец, ферромолибден, медь, ферробор. Затем после расплавления с целью уменьшения угара присаживали в печь силикобарий, ферросилиций с РЗМ,

25 Выплавлены и испытаны модифика ры с различным соотношением компон тов предлагаемого состава, а такж состав 9 (известный).

При содержании в составе модифи

сурьму и азотистый марганец. В последнюю очередь после расплавления

всех шихтовых материалов принудитель- ЗО катора элементов, соответствующих но вводили на штанге металлический

предлагаемому составу (составы 1структура чугуна в массивных отли ках-пробах соответствует перлито- ферритной с незначительным количе вом феррита (4-8%) и по в ьшенными ме ханическими свойствами При выход содержания компонентов модификатор за верхние и нижшш пределы (сост 4, 5, 6, 7) структура модифициров ного чугуна изменяется: увеличива ся количество феррита, появляется цементит Соответственно изменяет содержание перлита, меняются меха ческие свойства чугуна.

магний,

Состав шихты (н кг:

Ферр о силиций

ФС75

Силикокальций СКЗО

Силикобарий

Ферросилиций

с РМЗ ФСЗО

РЗМЗО

Силикоцирконий

Ферромарганец

МФМп75

Ферромолибден ФМобО

Медь М4

Сурьма СуОО

Ферробор ОБО

Азотистый

ферромарганец

Металлический

магний

Составы выплавлров представлены в эффективности модили на составе чугу

Механические свойства и микроструктура модифицированных чугунов приведены в табл.2

25 Выплавлены и испытаны модификаторы с различным соотношением компонентов предлагаемого состава, а также состав 9 (известный).

При содержании в составе модифи-.

О катора элементов, соответствующих

5

0

6

0

предлагаемому составу (составы 13) структура чугуна в массивных отливках-пробах соответствует перлито- ферритной с незначительным количеством феррита (4-8%) и по в ьшенными механическими свойствами При выходе содержания компонентов модификатора за верхние и нижшш пределы (составы 4, 5, 6, 7) структура модифицированного чугуна изменяется: увеличивается количество феррита, появляется цементит Соответственно изменяется содержание перлита, меняются механические свойства чугуна.

t

При наличии в составе модификатора алюминия, олова, углерода (состав 8) количество феррита в структуре увеличивается, соответственно уменьшается количество перлита

Использование предлагаемого состава чугуна показало эффективность ввода в состав модификатора бора, азота и марганца при получении в литом состоянии массивных отливок с толщиной стенок 150 мм и более на повышение перлитизации структуры и сохранение высоких физико-механических свойств чугуна

Пробы размером 150x150x200 мм

3,4 3,6 3,6 3,8 3,4

3,3 1,6

1,А

Перлито-ферритная, феррита до 6% Перлито-ферритная, феррита до 8% Перлито-ферритная, феррита до 6% Перлито-ферритная, феррита до 4%,

цементита до

обы размером 250 250 300 мм 3,2

3,0

3,0

3,0

3,0

2,8 1,8 2,0

2,4 2,6 3,4 3,4

Пр одолжени е табл,2

50 300 мм

277

271

274 310

262

239

Перлито-ферритная, феррита до 10% Феррито-перлитная, феррита до 50% Перлито-ферритная, феррита до 4%, цементита до 10% Перлито-ферритная, феррита до 12% Перлито-ферритная, феррита до 30%

Перлито-ферритная, феррита до 10% Перлито-ферритная, феррита до 15%

Перлито-ферритная,

феррита до 12%

Перлито-ферритная, феррита до 4%, цементита до 6% Перлито-ферритная, феррита до 15% Перлито-ферритная, феррита до 50%

1366545

остав слытыва- мык но- ифика- . оров

Механические свойства модифицированного чугуна

Предел прочности, НПа

726 724

.-- rt

680 690 648 636

Относительное удлинение %

. 1,2

2,8 3,0 2,6 2,4

Твердос НВ

ЗШ

261

244

10 Продолжение табл. 2

Структура чугуна

Твердость, НВ

Перлито-ферритная, феррита до 5%, цементита до 8% Перлито-ферритная, феррита до 15% Перлито-ферритная, феррита до 40%