Модифицирующая смесь Советский патент 1989 года по МПК C22C35/00 

J

Изобретение относится к металлургии, в частности к модифицирующим смесям для4производства высокопрочных чугунов с повышенным упругоплас- тическими свойствамио

Цель изобретения - повышение стабильности процесса модифицирования . и улучшение пластических свойств чугуна.

Цель достигается тем, что модифицирующая смесь, содержащая магний, графит, борный ангидрид, гидрид кальция и ферросилиций, дополнитель- jно содержит нитриды кремния и карбонаты РЗМ цериевой группы при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Магний

Графит

Борный

ангидрид

Гидрид

кальция

Нитриды

кремния

Карбонаты

РЗМ цериевой

группы

Ферросилиций

12-17 15-20

12-15

7-11

10-20

8-12 Остальное

Јь 1

сд

со ел

со

Дополнительное введение в состав смеси карбонатов РЗМ, благодаря диссоциации которых увеличивается глубина раскисления чугуна и стабильность модифицирующего эффекта, и нитридов кремния, являющихся более устойчивыми к коагуляции центрами кристаллизации, значительно повышает качество высокопрочного чугуна и его пластические свойства.

При концентрации нитридов кремния в смеси до 10 мас.% пластические свойства чугуна недостаточны, а при увеличении их более 20 мас.% увеличивается угар и снижается стабильность модифицирования чугуна.

Введение карбонатов РЗМ цериевой группы раскисляет чугун, улучшает форму графита, способствует гомогенизации структуры и повышению пластических свойств чугуна в отливках. При концентрации карбонатов РЗМ цериевой группы до 8 мас.% модифицирующий эффект и упругопластические свойства низкие, а при увеличении концентрации их более 12 мас.% снижается стабильность модифицирования и ударная вязкость чугуна.

Требуемый эффект модифицирования и его повышенная стабильность достигается при концентрации магния в смеси от 12 до 17%. При содержании магния в смеси до 12 мас.% его остаточное содержание в чугуне оказывается недостаточным для обеспечения высокой степени сфероидизации графита,, При увеличении концентрации магния более 17% процесс модифицирования сопровождается большим пироэффектом и зарактеризуется нестабильностью пластических свойств.

Введение графита в состав смеси в количестве 15-20 мас.% увеличива- е т число готовых центров кристаллизации при его затвердевании и содержание феррита в структуре, что способствует повышению пластических свойств чугуна. При содержании графита более 20 мас.% снижаются стабильность модифицирования и механические свойства. Обработка чугуна модифицирующей смесью с содержанием графита менее 15 мас.% сопровождается большим пироэффектом и нестабиль ностью получаемых результатов.

При введении в состав модифицирующей смеси борного ангидрида и гидрида кальция атомы бора микроле0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

гируют чугун, измельчая включения графита, повышая упругопластические свойства. Верхний предел концентрации гидрида кальция снижен до 11 мас.% так как при более высоких содержаниях его увеличивается концентрация окислов и других включений, снижаются пластические свойства чугуна. Нижние пределы борного ангидрида (12 мас.%) и гидрида кальция (7 мас.%) применяются для более полного восстановления борного ангидрида и повышения стабильности процесса модифицирования, что объясняется эффективным влиянием бора на эффект микролегирования для получения мелкозернистой структуры чугуна.

Введение гидрида кальция менее 7 мас.% является недостаточным для полного восстановления борного ангидрида и не оказывает заметного влияния на зарождение графитовой фазы и повышение упругопластических свойств чугуна в отливках.

Для получения модифицирующих смесей используют следующие материалы: нитриды кремния Si3N,p гранулированный графит ГГр1, ферросилиций электропечной ФС-75, порошок гидрида кальция СаН2, магний Мг1, карбонаты РЗМ цериевой группы КАЦеН и борный ангидрид кл.А,которые перемешивались в лабораторных бегунах в течение 1-3 мм.

В таблице приведены данные об испытаниях предложенной и известной модифицирующих смесей при равной присадке (0,5% от массы расплава) в чугун одинакового химического состава.

Модифицирующие смеси вводят в ковш перед выпуском в него чугуна с температурой 1430-1450°С.

Проведены исследования процессов модифицирования порошковыми магний- содержащими смесями при производстве литых деталей в песчано-глинистых формах. Плавки чугуна проводились в открытой индукционной печи методом переплава.

Стабильность процесса модифицирования выражена в процентах от общего объема исследованных образцов и проб и представляет количество образцов и проб, которые по характеристикам структуры соответствовали техническим условиям.

Испытания на ударную вязкость прводят на образцах размером 55 мм, U-образным надрезом.

Исходный химический состав чугуна, мас.%: марганец 0,5-0,8, хром 0,1-0,3, фосфор до 0,06, никель 0,15-0,3, азот 0,01-0,03 и сера 0,05

Величина присадки 0,5% от массы расплава.ч

Механические свойства чугуна ош- ределяли на литых образцах и стандартных пробах по результатам 3-4 измерений.

В таблице приведены данные в составах смесей, механических свойствах модифицированных чугунов и стабильности процесса модифицирования.

Как видно из таблицы, пластические свойства чугуна, обработанного модифицирующей смесью предложенного состава, значительно выше, чем при обработке модифицирующей смесью базового состава 1 и составов 5 и 6, содержание компонентов в которых выходит за предлагаемые пределы.

Технико-экономическая эффектив- ность от применения предлагаемой

модифицирующей смеси обуславливается снижением расхода модификатора в 1,5-2 раза и повышением служебных

свойств на 25-37%.

Формула изобретения

Модифицирующая смесь, содержащая магний, графит, борный ангидрид,

гидрид кальция и ферросилиций, о т- личающаяся тем, что, с целью повышения стабильности процесса модифицирования и улучшения плас- тических свойств чугуна, она дополнительно содержит нитриды кремния и карбонаты редкоземельных металлов (РЗМ) цериевой группы при следующем соотношении компонентов, мас.%:

0

5

Магний

Графит

Борный ангидрид

Гидрид кальция

Нитриды кремния

Карбонаты РЗМ

цериевой

группы

Ферросилиций

12-17 15-20 12-15 7-11 10-20

8-12 Остальное

Изобретение относится к литейному производству ,в частности, к составам смесей для производства высокопрочного чугуна. Цель изобретения - повышение стабильности модифицирующего эффекта и улучшение пластических свойств чугуна. Модифицирующая смесь содержит магний, графит, борный ангидрид, гидрид кальция, нитриды кремния, карбонитриды редкоземельных металлов цериевой группы и ферросилиций при следующем соотношении компонентов, мас.%: магний 12-17

графит 15-20

борный ангидрид 12-15

гидрид кальция 7-11

нитриды кремния 10-20

карбонитриды РЗМ цериевой группы 8-12 и ферросилиций остальное. Дополнительный ввод в состав смеси карбонатов РЗМ, благодаря диссоциации которых увеличивается глубина раскисления чугуна и стабильность модифицирующего эффекта нитридов кремния, являющихся более устойчивыми к коагуляции центрами кристаллизации, приводит к повышению на 25-35% пластических свойств, позволяет в 1,5-2 раза снизить расход модификатора. 1 табл.