Модификатор Советский патент 1989 года по МПК C22C35/00 

Изобретение относится к металлур- 1 ии, к созданию новых модификаторов Д.ЛЯ высокопрочного чугуна с шаровидным графитом.,

Цель изобретения - повьшение физико-механических свойств чугуна и усвоения магния.

Модификатор содержит железо, РЗМ фосфор, углерод, алюминий, кремний и никель при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Магний

Железо

РЗМ

Фосфор

Углерод

Алюминий

Кремний

Никель

3-7

50-75

0,4-1,6

0,2-0,4

2,1-3,0

0,2-1,0

0,2-1,5

Остальное

Магний, входящий в состав модификатора, обеспечивает сфероидизацию графита, за счет чего повьш1аются механические свойства высокопрочного чугуна.

Содержание магния в модификаторе предлагаемого состава менее 3% снижает реакционную способность магния, что приводит к усвоению ь агния чугуном после растворения одновременно загружаемого в ковш графйтизирукщего модификатора (75% ферросилиция), а это приводит к снижению механических свойств высокопрочного чугуна.

Содержание магния выше 7% приводит к снижению усвоения магния из-за уменьшения удельного веса модификатора и, в связи с этим, к всплытию его на поверхность жидкого чугуна при обработке.

Более низкое содержание никеля в предлагаемом модификаторе, по сравнению с известным, приводит к наличию слабо связанных соединений магния с

314

другими элементами по сравнению : с. соединением , находящемся в иа- вестном модификаторе. Поэтому, несмотря на низкое содержание магния в предлагаемом модификаторе, по сравнению с известным, обеспечивается :Высокая реакционная способность пред- |лагаемого модификатора.

Железо в модификаторе, как и ни- , предназначается для снижения Iскорости парообразования магния, и, ;как следствие, повышается его усвое- ;ние при обработке чугуна. Содержание железа ниже 50% в предСлагаемом модификаторе приводит к его |удорожению без улучшения технологи- ческих параметров. Содержание желе- |за выше 75% приводит к увеличению ;угара магния при выплавке модифика- тора предлагаемого состава.

Редкоземельные металлы (в частности церий) нейтрализуют элементы анти- ;глобулизаторы при модифицировании

высокопрочного чугуна.

Содержание РЗМ в модификаторе менее 0,4% может вызвать получение пластинчатого графита и снижение механических свойств чугуна. Содержание редкоземельных металлов выше 1,6% может привести к появлению цементита в структуре высокопрочного чугуна, что повышает твердость и ухудшает механическую обработку высокопрочного чугуна.

Фосфор вводится в составляющий модификатор - железоуглеродистый расплав, при вьшлавке модификатора для повышения его литейных свойств.

При содержании фосфора в предла- гаемом модификаторе менее 0,2% его влияние на литейные свойства не обнаруживается. Содержание фосфора более 0,4% приводит к появлению в высокопрочном чугуне фосфидной эвтек- тики и, соответственно, к снижению ударной вязкости чугуна.

Содержание углерода в модификаторе в пределах 2,1-3,0% определяется областью содержания углерода в составляющей модификатора - железоуглеродистом сплаве, ограничение по углероду которого связано с недопустимостью перегрева железоуглеродисто (Го расплава выше температуры 1300 С

Алюминий в сочетании с кремнием, в модификаторе используется в каче- стве раскислителя высопрочного чугу

0

5

0 5

0 5

Q 5

2

la, при этом прекращается окисление магния и, соответственно, повьш1ается глобулизирутощий эффект модификатора.

Кроме того, алюминий и кремний в заявляемых пределах-оказывают ферри- тизирующее действие на структуру высокопрочного чугуна. При содержании алюминия и кремния менее 0,2% каждого их влияние на свойства чугуна не обнаруживатеся.

При содержании алюминия вьш1е 1,0% нарушается сферическая форма графита. Содержание кремния вьше 1, % в сочетании с алюминием в заявляемых границах не приводит к дальнейшему повьш ению раскисляющей способности и ферритизир -ющего действия модификатора. Кроме того, дальнейшее увеличение содержания алюминия, как и кремния, вьЕзывает снижение удельного веса модификатора, а, соответст-- венио, и снижение усвоения магния чугуном .

С целью оценки эффективности модификаторов бьши проведены опытные плавки с использованием известного и предлагаемого модификаторов.

Химические составы пол ченных модификаторов приведены в табл. 1 „

При этом модификатор предлагаемого состава получают в индукционной печи с основной (магнезитовой) футеровкой расплавлением шихты, состоящей из чугуна Ж-1, феррофосфора, магнийалюминиевого сплава, чернового никеля и мишметалла с последующей гомогенизацией расплава в течение 7 мин и разливкой в чугунные изложницы.

В табл. 1 состав 1 соответствует известному модификатору, а составы 2-4 предлагаемому модификатору.

Выплавку чугуна производят в индукционной печи ИСТ-016 с кислой футеровкой. Модификатор помещают в ковщ и заливают жидким чугуном подогретым до в количестве 0,8% от веса расплава как при использовании модификатора известного состава, так и при использовании модификатора предлагаемого состава. Во всех опытах в ковш вместе с модификатором загружают ферросилиций ФС-75 в количестве 0,8% от веса .

Свойства модифицированного чугуна приведены в табл. 2.

1 Сравнение фнзико-механ г-геских свойств чугуна обработанного предлагаемым модификатором с известным показывает, что предлагаемый модификатор позволяет получить чугун с более высокими свойствами. Кроме того, усвоение магния у предлагаемого модификатора значительно выше, чем у известного.

Использование предлагаемого изобретения позволяет повысить физико- механические свойства чугуна, улучшить условия труда рабочих и снизить себестоимость отливок из высокопрочного чугуна. Формула изобретения

Модификатор, содержащий магний, железо, редкоземельные металлы, фос

126

фор, углерод и никель, о т л и чающийся .тем, что, с целью повышения физико-механичеси.их свойств чугуна и усвоения магния, он дополнительно содержит алюминий и кремний при следующем соотношении компонентов, мас.%:

0

5

Магний Железо

Редкоземельные металлы

Фосфор

Углерод

Алюминий

Кремний

Никель

3-7 50-75

I 0,4-1,6

0,2-0,4 2,1-3,0

0,2-1,0 0,2-1,5 Остальное

Изобретение относится к металлургии, а именно к составам модификаторов для высокопрочных чугунов с шаровидным графитом. Цель изобретения - повышение физико-механических свойств чугуна и усвоения магния. Модификатор содержит, мас.%: магний 3-7

железо 50-75

РЗМ 0,4-1,6

фосфор 0,2-0,4

углерод 2,1-3,0

алюминий 0,2-1,0

кремний 0,2-1,5

никель остальное. Использование предложенного модификатора позволяет повысить прочность на разрыв до 63 кг/мм², относительное удлинение до 14,5%, усвоение магния до 92%. 2 табл.

Компоненты

Состав плавок модификатора

. jIj Q.

Магний12,53,0 5,07,0 Железо42,075,062,050,0 РЗМ1,20,41,01,6 Фосфор0,750,20,30,4 Углерод2,32,12,53,0 Алюминий-0,20,51,0 Кремний -0,20,81,5 НикельОсталь- Осталь-Осталь-Остальноеноеноеное

Таблица 2

Состав пла-Прочность Относитель- Усвоение Количест- вок модифи-на разрыв, ное удлине- магния, % во перли- каторов кг/мм ние, %та, %

149,011,05315,0

262,012,49210,0

363,012,28410,0

462,014,5688,0

Составитель И.Бекренева Редактор Г.Волкова ТехредМ.ХоданичКорректор.М.Шароши

Заказ 4518/21 Тираж 576Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г-.Ужгород, ул. Гагарина,101

Таблица 1