Модифицирующая смесь для чугуна Советский патент 1989 года по МПК C22C35/00 

Изобретение относится к металлургии, в частности к порошковым модификаторам и модифицирующим смесям, используемым при производстве износостойких чугунов.

Цель изобретения - повьшение механических свойств, трещиностойкости, фрикционной износостойкости чугуна в отливках.

Модифицирующая смесь, содержащая магний, графит, силикомишметалл и ферросилиций, дополнительно содержит нитриды ванадия и карбонитриды ниобия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Магний7-16

Графит8-17

Силикомишметалл 2-25 Нитриды ванадия 21-31

Карбонитриды ниобия 10-32 Ферросилиций2-29

Дополнительное введение карбонит- ридов ниобия увеличивает модифицирующую способность смеси, повьппает трещиностойкость и жидкотекучесть чугуна и фрикционные свойства. При концентрации карбонитридов ниобия до 10% литейные и фрикционные свойства модифицированного чугуна недостаточны, а при увеличении содержания карбонитридов ниобия более 32% снижает- ся стабильность процесса модифицирования, технологических и фрикционных свойств.

Нитриды ванадия введены как эффективные модифицирующие добаяки в составе смеси, снижающие трешиностой- кость, остаточные термические напря:л

Э5 СЛ

жения и повьш1ающие фрикционные свойства. Их концентрация ограничена содержанием 31%, выше которого снижается Ж1вдкотекучесть, фрикционные и пластические свойства чугуна, а штт цредел (21%) обусловлен высокими характеристиками остаточных напряжений и склонностью к трещинам модифицированного чугуна при более низких концентрациях нитридов ванадия, что приводит к снижению фрикционной износостойкости.

Содержание магния ограничено нижним пределом (7%), с которого устойчиво получается шаровидньц графит в модифицированном чугуне при хороши фрикционных и технологических свойствах. При упсличемии концентрации магния более 16% усиливается пиро- эффект, снижается стабильность технологических и механических свойств и значительно повьпиаются остаточные термические напряжсмшя чугуна в отливках, а стаб1шьнность фрикц1 О1Н1ЫХ свойств снижается.

Графит в модифицирующс смеси повьплает технологические и механические свойства, снижг1ет трещииостойкость и остаточные термические напряжения чугуна в (JTnHBKJLx, гюкьппает фрикционную износостойкость, но при содержании его до 8% влияние сказы-- вается недостаточно

Пример, Плавки чут уноп проведены в открытых индукционных печах с перегревом расплавов на 260-300 С и модифицированием расплавом известной и предлагаемой модифицирующими смесями, изготовленными в лабораторн условиях о Для изготовления модифицирующих смесей иснользуют нзмельченны графит, порошок магния Mgl,. измель- ченньй силикомишметалл, ферросилишц порошки карбонитридов ниобия, измельченные нитриды ванадия, которые перемешивают в лабораторных бегунах в течение 1-3 мин.

В качестве РЭМ-содержащего сплава используют ферросплав ФСЗОРЭИЗО. Нитрид ванадия соответствует марке V2H и имеет температуру диссоциации 1470-1530°С, а карбонитриды ниобия 1500-1600°С и соответствуют составу карбонитридов П4.

Модифицирующие, смеси вводят в чугун температуро 1370-1380°С. Для определения жидкотекучести исгколь- зуют спиральную технологическук пробу трапециевидного сечения площадью 0,5 см с запорным устройством 060 мм, позволяющим подавать одинаковые порции металла в экспериментальную литейную форму,

Для излучения трещиностойкости модифицированных чугунов отливают технологические пробы в виде кольца тол0 щиной 0,6 см и высотой 3,0 см с максимальными наружным диаметром 18 см,

Для определения механических свойств отливают образцы (12 мм, ступенчатые клиновые пробы и литые

5 заготовки для изготовления образцов. Испытания на ударную вязкость проводят на образцах размером 101055 мм без надреза, а на термические остаточные напряжения - на решетчатых стан0 дартных технологических пробах, диаметр толстого центрального бруса которых составляет 20 мм, а тонких стержней 12 мм.

В табл.1 приведены составы модифи5 цирующих смесей, использован}1ых при опытно-промьшшенных испытаниях, а в табл.2 - мехарщческие и специальные свойства чугуна.

Определение величины износа в режиме фрикционного трения проводят на литых образцах с прямоугольными сечением 16 1 О мм 1 ,9 до

чсстве контроля используют сталь 45. Общая продолжительность цикла испыта- н;;й на маш1П е СИАМ-2М составляет 90 с, Относлгольно постоянньм ьюмент трения 11о;иержиЕается автоматически за счет из eнeии.я удельной нагрузки на образ- ij,bu Коэффициент трения определяют по методике Б на импульсном трибометре гпде.ги МПТ-5М на кольцевых пробах и inapoBbix образцах диаметром 10 мм из с стали ШХ-15. Сравнительные испытания ВЫ110Л1ШЮТ на образцах группы Ш при высоте падения 50 ±0,5 мм. Температура испытания ± 10°С.

Как видно из табл.2, использование пpeдJiaгaeмoй смеси для модифицирования чугуна обеснечивает повышение фрикционной износостойкости, предела прочности при растяжении и тре- цц1ностойкости отливок.

Сопоставительньп анализ затрат и качества модифицированного чугуна показывает, что от использования модифий;ирую- цей смеси предлагаемого состава снижя0

5

0

с моментом трения от 3,0 Н/м при 50 - 350°С. В каз

515

ется расход модификатора, существенно увеличивается жидкотекучесть, по- вьшшются служебные свойства чугуна на 16-24%.

Формула изобретения

Модифицирующая смесь для чугуна, содержащая магний, графит, силикомиш- металл и ферросилиции, отличающаяся тем, что, с целью повышения механических свойств, термостой16501 6

кости и фрикционной износостойкости чугуна, она дополнительно содержит нитриды ванадия и карбонитриды ниобия при следующем соотношении компонентов, мас.%

Магний7-16

Графит8-17

Силикомишметалл 2-25 10 Нитриды ванадия 21-31 Карбонитриды

ниобия10-3 2

Ферросилиций2-29

Таблица 1

Изобретение относится к литейному производству, в частности к составам модифицирующих смесей для получения износостойких чугунов. Цель изобретения - повышение механических свойств, трещиностойкости и фрикционной износостойкости чугуна. Модифицирующая смесь содержит, мас.%: магний 7-16, графит 8-17, силикомишметалл 2-25, нитриды ванадия 21-31

карбонитриды ниобия 10-32 и ферросилиций 2-29. Дополнительный ввод в состав смеси нитридов ванадия и карбонитридов ниобия приводит к повышению на 15-25% фрикционной износостойкости, механических свойств чугуна, существенно снижает склонность отливок к трещинам. 2 табл.

Примечание. Расход известной и предлагаемой

смесей составляет во всех опытах 0,8% от массы

Таблица