Модификатор Советский патент 1988 года по МПК C22C35/00 

OQ

оо оо

Изобретение относится к литейно- му производству, а именно к состаь лм комплексных модификаторов, применяемых при производстве отливок из высококачественного серрго чугуна, подвергаемого процессу эмалирования.

Цель изобретения - стабилизация ферритной структуры в поверхности эмалированных отливок и повышение их термостойкости.

Пример Технология получения модифицирующей присадки включает следующие операции: расплавление в индукционной печи алюминия, ввод в расплав лигатур типа ЖКМК-2, ФСЗОРЯМЗО, 0)11-40 и технически чистой моди. Процент усвоения компонентов при планке состав. шет 85-95Z.

Пределы содержания компонентов выбирались с использованием метода математическог о планирования экспериментально .

15иедение кальция в состав модифи- катор Ч значительно повышает эффек- THBHocTi, действия церия, лантана, неодима.

Медь при содержании в модификаторе 0,1% в комплексе с другими элементами, входящими в его состав, заметно стабилизирует получение ферритной металлической основы в чугуне за счет графитизации и улучшения распределения включений графита. При концентрации более 4,0% Си в модификаторе в структуре модифицированного чугуна появляется склонность к увеличению количества перлита и ухудшению качества эмалированного покрытия .

Железо присутствует в модификаторе как побочная примесь и его количество определяется технологией производства модификатора. Содержание железа до 10% не оказывает существенного влияния на процесс растворения модификатора в жидком чугуне.

Алюминий является металлической основой модификатора, которая характеризует температуру его плавления и усвоения расплавом. Как элемент, вводимый в чугун, оказывает положительное влияние на затвердение чугуна по стабильной системе. Приготовление сплава на основе алюминия позволяет снизить температуру плавле ния модицикатора на 150-280°С.

Церий, лантан и неодим оказывают большое влияние на формирование

10

15

20

25

30

35

40

45

50

)5

структуры и свойств чугуна. Влияя на переохлаждение сплава в процессе кристаллизации, значительно измельчают первичную структуру сплава. В период эвтектической кристаллизации при изменении переохлаждения эвтектики за счет(образования группировок, являющихся центрами графитизации, резко увеличивается количество эвтектических зерен. Особенно сильно характер графитизирующего явления проявляется при комплексном вводе в расплав церия, лантана, неодима.

Оптимальное соотношение перечисленных элементов определялось с использованием методов математического планирования. Минимальное содержание элементов (Се 5%, La 2%, Nd 1%) является необходимым для достижения определенной величины модифицирующего действия и, как следствие, кристаллизации чугуна на стабильной системе. Максимальное содержание церия 18%, лантана 9%, неодима 5% выбрано исходя из отсутствия последующего усиления положительного эффекта. I Содержание в модификаторе находится в пределах 15-20%,.обеспечивает удовлетворительную растворимость модификатора и оптимальную графити- яирующую обработку расплава. Увеличение содержания кремния более 20% с})ижает качество эмалирования.

Содержание кальция свыше 0,3% связывает кислород и серу в устойчивые соединения, в совокупности с другими элементами, входящими в состав модификатора, обеспечивает достаточный уровень рафинирования при минимальном его расходе. Верхний уровень (3,0% Са) гарантирует удовлетворительную растворимость модификатора в чугуне. При содержании более 2,0% Са за счет шлакования модификатора значительно ухудшается процесс его растворения.

Преимущество модификатора предлагаемого состава состоит в наличии комплекса графитизирующих элементов: кальция, лантана, неодима, которые в присутствии церия повышают графи- тизирующее действие модификатора в несколько раз. Основой модификатора предлагаемого состава служит алюминий (минимальное содержание алюминия 22%, в известном сплаве максимальное 13%), что значительно снижа- ет температуру плавления модификатоpa и повышает степень его усвоения. Присутствие меди в указанных количествах при наличии повышенного числа центров кристаллизации стабильно обеспечивает 80-96% феррита в структуре.

Для проведения сравнительных испытаний известного и предлагаемого модификатора был выплавле н чугун для исследований следующего химического состава, %: углерод 3,3, кремний 2,3 марганец 0,54, фосфор 0,37, сера 0,09%. Технология модифицирования включала расплавление чугуна в индукционный печи, выдержку его до 1300°С, ввод модифицирующей присадки в разливочный ковш в количестве 0,1% от веса жидкого металла и заливку образцов.

Стабильность структуры оценивали с помощью металлографического анализа поверхности образца длиной 50 мм и толщиной 3,5 мм. Образец заливали эпоксидной смолой, детали шлиф. Базой исследования брали одну из поверхностей. Длина была 15 мм. Замеряли протяженность областей, занятых ферритом, цементитом и перлитом на поверхности отливки.

Термостойкость эмалированного слоя оценивали на образцах толщиной 3,5 мм, диаметром 30 мм. Литую поверхность дробеструили, наносили грунт, сушили при температуре 180°С в течение 20 мин, прокаливали при

920°С в течение 25 мин, наносили

чмаль и прокаливали при 850°С в течение 10 мин. Подготовленные образцы периодически нагревали до 200°С, выдерживали в течение 5 мин и охлаждали в воде. Исследовали по 10 образцов каждой партии. Термостойкость оценивали визуально по наличию трещин и сколов,

В таблице представлены химические составы модификаторов для получения высококачественного чугуна и результаты испытаний.

Как видно из приведенных данных, чугун, полученный при использовании

предлагаемого модификатора, имеет ферритную структуру и более высокую термостойкость по сравнению с чугуном, полученным при использовании известного модификатора,

Известный

Срелний

Преолагяв- мый

Ни 1мйОста-пь355015

1,3