Модификатор Советский патент 1988 года по МПК C22C35/00 

. Изобретение относится к литейном производству, в частности к-, модифика тфрам, используемым для внепечной обработки расплавов серого чугуна, преимущественно при производстве от ливок с высокой степенью разностен ности. . .

Цель изобретения получение высокой и равномерной твердости чугуна В; разностенных отливках.

1 Предлагаемый модификатор содержит едь, алюминий, марганец, углерод, иттрий, олово и железо при следующем соотношении компонентов, мас„%:

; Медь . 40-50

Алюминий5 15

Марганец15 - 25

Углерод1 , 5

Иттрий 1 - 5

Олово .2-10

ЖелезоОстальное

: Состав предлагаемого модификатора подобран исходя из условий целенаправленного воздействия на скорость гра фитизации чугуна в жидкой и твердой фазах. Активное ускорение графитиза- ции в жидком состоянии обеспечивает отсутствие отбела в тонких сечения х , кристаллизующихся с больт6й скоростью, а добавка элементов, тор- мозящих вторую стадию -графитизации, предотвращает ферритизацию метгшличес :кой матрицы в толстых сечениях и, , следовательно , снижение их твердое-

ти.

I

Иттрий в предлагаемых концентрационных пределах приводит к измельче нию эвтектического зерна в тоотстых сечениях отливок до размеров эвтекти: ческих зерен в тонких стенках. Ука зашюе воздействие иттрия обеспечияа - ет получение более высокой Ч13отроп - ности структуры и свойств чугуна в разностенных отливках за счет умень- .шёния разности размеров зерен. Кроме благодаря легир: пощему воздей- ствию иттрия на металлическую матри- цу повьшшется общая твердость-чугуна.

При содерк-ании иттрия менее 1% его ловы1ч 1Ю1чее изотропность действрш ме проявляется 5 а c3i-n.ue 5% иттр1 Й начинает стабилизировать образование карбидов, что приводит к отбелу при больших скоростях охлаждения отливки. Кроме TorOj существенно повышает- ся стоимость модификатора, что снняса- ет Э(1к11ективность его применения.

Олово вводят в состав предлагаемо- го модификатора в качестве дополнительного перлитизатора 11есколько снижая склонность чугуна к отбелу, олово весьма активно стабилизирует перлит при эвтектоидном превращении. Основное положительное действие олова заключается в повьшдении и вы- .равнивании дисперсности перлита по телу отливки, что обуславливает повышение и выравнивание твердости в различных сечениях. Кроме того, олово обеспечивает повышение изотропности структуры не только по металлической матрице, но и по графитной составляющей; пластинки графита становятся укороченными, с завихренными краями, повышается равно ерность их распределения. Нижний предел содержания данного компонента связан с граничной концентрацией, ниже которой влияние олова не проявляется, а добавка более 10% приводит к скачкообразному росту твердости в результата образования структурно-свободных карбидов.

Медь присутствует в модификаторе как перлитообразующий элемен т.в твердом состоянии- и слабый графитизатор в жидкой фазе. Полная перлитизация матрицы обеспечивается при содержании меди не менее 40%, а повышение концентрации данного ингредиента cBbtt -ie 50% нецелесообразно, так как эффект перлитообразования стабилизируется,

В качестве стабилизатора перлита в твердом состояния в состав модификатора входит марганец. Замедляя вторую стадию графитизации, данный элемент предотвращает образование феррита в толстых сечениях отливок даже при сравнительно- низких скоростях ох, лажденняо

Уменьшение концентрации марганца ниже 15% делает матрицу чувствительной к содержанию кремния в чугуне и к скорости охлаждения отливки, )вкт перлитообразования дестабилизируется перлит становится крупнопластинчатым, что приводит к понижению механических свойств чугуна Свыше 25% марганец начинает образовьгоать собственные карбиды и подавлять графитизацию .в жидкой фазе, что приводит к отбел в

TOHKJIX стенках и кромках отливок. I

Алюминий вводят в состав модификатора как активный графитизитор в жидт 1421792

J

кой фазе и раскислитель. Данны1 ком- Во избежанке ликвации элементов по понент способствует активному выделе удельному весу толшина слитка выдержиг ни го графита из расплава при кристалли- ваетсч не более 50 мы. зации, что позволяет получать тонко- Проверку эффективности модифика- ,1е отливки без отбела. Кроме то- тороз проводят на базовом чугуне ин- го, алюминий дает возможность пони- дукционной плавки, содерхащем, мас.%: зить содержание кремния -в исходном углерод 3,3 кремний 1,8, марганец чугуне, что, в свою очередь, благо- 0,7-, фосфор 0«12 и сера 0,06. приятно сказывается на форме графито- ч о Модифицированным чугуном заливают- вых включений: резко снижается коли- ся ступенчатые пробы с толгданой сте- чество точечного междендритного гра- нок, мм: 5; 15; 30; 60 и 120, За по- фита,казатель изотропии приняты значения

Данный эффект начинает проявлять- твердости и микроструктуры в различен при содержании алюминия не менее 15 них сечениях ступенчатой пробы, 5%, а свыше 15% наблюдается образова- Микроструктура .чугуна, обрабо- ние окисных плен и снижаются литейные танного предлагаемым модификатором с свойства чугуна. Кроме.того, при дан- оптимальным или граничным содержанием ных концентрациях алюминия возникает компонентов во всех сечениях пробы ситовидная пористость при литье в сы-20 (составы 3, 2 и 4), представляет серые формы, бой мелкодисперсный перлит ГМ196,

ррисутствие углерода способствует Пд 0,5-1,0, графит пластинчатый Пф2, устранению первичных карбидов в ре- ;равномерно распределенный Гр1, разме- зультате внесения дополнительных гра- ром Гряз 45-90. фитовых зародышей в расплав, уменьша- 25

ет усадочные дефекты металла. Нижний Чугун, обработанный модификатором предел содержания углерода обусло-влен предпагаемог о состава с содержанием технологическими условиями получения компонентов, выходящим за предлагав- модификатора и определен эксперимен- мые пределы, не обладает однородной тально, а увеличение концентрации зо структурой, В составе 1 (табл,2) данного компонента более 5% отрицатель- в сечении 5 мм присутствуют карбиды . но сказывается на прочностных свой- в количестве до 2% и точечный графит, ствах гугуна из-за -образования графи- а в сечениях 60 и 120 мм выявлено до ТОБОЙ спели, усвояемость углерода 20 и 30% феррита соответственно, что

резко снижается вследствие его всплы- обуславливает снижение твердости в

35 вания в пшак.этих сечениях, ., .

С целью определения эффективности Таким образом, предлагаемый моди- предлагаемого модификатора по сравне- фикатор превосходит изв естгмй л вы- нию с известным приведены сравнитель- ходящие за предлагаемые пределы по ные испытания двух модификаторов - .„ повышению и выравниванию твердости известного состава и предлагаемого в различных сечениях отливки, сниже- состава с оптимальным, граничным и нию склонности -чугуна к отбелу,

выходящим за предлагаемые пределеы

-Формул а изобретения

содержанием компонентов,,.

В табл,1 показан химический состав g Модификатор, содержащий медь,

модификаторов; в табл.2 - их свойства,aлю Jиний, марганец, углерод, железо.

Выплавку модификаторов осуществля-отличающийся тем, что,

ют в высокочастотной индукционной ти-с целью получения высокой и равгельной печи ЛПЗ-63 с графитовым тиг-номерной твердости чугуна в разно-

лем.. Первоначально в тигле расплавля-.gQстенных отливках, он дополнительно.

ется ферромарганец, после чего в . .содержит иттрий и олово при следую-

расплав присаживается медь в видерл;ем соотношении компонентов, мас.%: стружки. Присадки иттрия, олова и Медь 40,0-50,0

алюминия вносятся в графитовом коло-. Алюминий 5,0-15,0 кольчике непосредственно перед выпус- Марганец 15,0-25,0 ком плавки и после тщательного переме- Углерод1,0-5,0

шивания расплава стальным прутом. - Иттрий 1,0-5,0

Слив расплава осуществляется в плос- Олово2,0-10,0

кую чугунную глуходонную изложницу. - ЖелезоОстальное

Таблица 1

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения разностенных ну- гунных отливок. Цель изобретения- - получение высокой и равномерной твердости чугуна в разностенных отливках. Предлагаемый модификатор содержит, .мас.%: медь 40,0 - 50,0; алюминий 5,0 - 15,0; марганец 15,0 - 25,0; уг- лерод 1,0 .- 5,0; иттрий 1,0 - 5,0; олово 2,0 10,0; железо остальное. Применение модификатора при получении отливок с толщиной стенки 5 - 120 мм позволяет в 1,5-2 раза повысить прочность чугуна при увеличении на 20-30% его твердости. 2 табл. S

(известт- ный) 305

255

229

Составитель А.Бармыков Редактор А.Козориз Техред И. Верес

Заказ 4393/27

Тираж 595

ВНИИГШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Рау1пская наб., д. 4/5

«. -..

.197

192

Ксрректор. А.Тяско

Подписное