Модифицирующая смесь Советский патент 1990 года по МПК C21C1/10 C22C35/00 

Изобретение относится к металлур- . гии, а именно к модификаторам жидкого чугуна, используемым при произ- водстве отливок из высокопрочных .доэвтектических чугунов, обладающих повышенными характеристиками стойкости против многократного удара и предела текучести при изгибе.

Целью изобретения является повы- шение стойкости чугуна против многократного удара.

Предлагаемая модифицирующая смесь содержит борную кислоту, окись меди, силикобарий, иттрий, нитриды кремния, карбонитриды циркония и известковую муку при следующем соотношении компонентов, мае. %: Борная кислота15 25

Окись

меди10-17

Силикобарий15 23Нитриды

кремния12 - 17

Иттрий11 - 15

Карбонитриды циркония6 - 16 Известковая мука6-12 Введение карбойитридов циркония усиливает модифицирующее и упрочняющее влияние смеси, обеспечивает измельчение структуры и графита, повышает упруго-пластические свойства чугуна, способствует стабилизации и повышению стойкости против многоСП

0Э

сл

00 СО СД

кратного удара и эксплуатационных свойств. При концентрации карбонит- РИДОВ циркония до 6 мас.% дисперснос структуры и графита в чугуне, модифицирующая и упрочняющая способность низкие, а увеличение содержания карбонитридов циркония более 16 мас.% повышает содержание неметаллических включений по границам зерен, снижает вязко-пластические свойства чугуна, однородность структуры, стабильность механических своЛств чугуна и способность чугуна противостоять многократным ударам.

Иттрий введен как сильный раскис- литель и сфероидизатор графита, повышающий отбел и дисперсность структуры в литом состоянии, упрочняющий структуру и повышающий стойкость чугуна против многократного удара, механические и эксплуатационные свойства. Его содержание принято от 11 мас.%, с которого начинает проявляться его сфероидизирующее и упроч няющее влияние, и ограничено концентрацией 15 мас„%, выше которой повышаются угар и нестабильность стойкости чугуна против многократног удара и механических свойств.

Нитриды кремния измельчают структуру чугуна при модифицировании,, улучшают компактность структурных составляющих, повышают трещиностой- кость, графитизирующую способность, предел текучести, прочность, модуль сдвига и стойкость чугуна против многократного удара. При концентрации нитридов кремния до 12 мас.% измельчение структуры и величины стойкости против многократного удара и модуля сдвига недостаточны, а при увеличении нитридов кремния более 17 мас.% увеличивается концентрация неметаллических включений в чугуне, повышается брак по отсеру, что приводит к снижению модуля сдвига, стойкости против многократного удара, пластических и эксплуатационных свойств чугуна.

Известковая мука рафинирует и модифицирует железоуглеродистый расплав, повышая пластические свойства, трещиностойкость, стойкость против многократного удара и модуль сдвига. При ее концентрации до 6 мас.% пластические свойства, стойкость против многократного удара и модуль сдвига чугуна низкие, а при концентрации в

5

0

5

0

5

0

5

0

5

смеси известковой муки более 12 мае.2 повышается угар компонентов и снижаются модуль сдвига, стойкость против многократного удара, предел текучести и эксплуатационная стойкость.

Введение 10 - 17 мас.% окиси меди обеспечивает снижение и выравнивание твердости чугуна, повышение графити- зирующей способности, литейных свойств, дисперсности и равномерности структуры, что приводит к повышению ударной вязкости, предела текучести, стойкости против многократного удара, модуля сдвига чугуна в отливках после термообработки. При концентрации окиси меди менее 10 мас.э отмечаются повышение твердости, снижение пластических свойств и модуля сдвига, а при увеличении концентрации более 17 мас.% увеличиваются ликвация, отсер, неоднородность структуры чугуна в отливках, Что приводит к снижению ударной вязкости, стойкости против многократного удара, модуля сдвига и стабильности механических свойств.

Борная кислота в количестве 15 - 25 масД обеспечивает дополнительное модифицирование чугуна бором, повышение графитизирующей способности чугуна и снижение твердости, повышение сопротивляемости ударам, предела текучести и модуля сдвига. Верхний предел концентрации борной кислоты в смеси ограничен содержанием 25 мас.% } выше которого увеличиваются неоднородность структуры и герметичность чугуна в отливках, снижаются стойкость против многократного удара, эксплуатационные свойства, модуль сдвига и предел текучести. При снижении концентрации борной кислоты менее 15 мае.и отмечаются низкие характеристики стойкости против многократного удара, механических свойств и степени графитизации чугуна.

Силикобарий введен как эффективная раскисляющая, модифицирующая и графи- тизирующая добавка. При его содержании более 23 мас.% повышаются угар смеси, неоднородность структуры,стойкость против многократного удара, снижаются механические свойства. При концентрации силикобария до 15 мас.% снижается графитизирующая способность смеси, увеличивается содержание перлита в структуре, что снижает модуль сдвига, стойкость против многократно5

го удара, пластические свойства и эксплуатационные свойства.

Пример. Плавки чугунов проводят в открытых индукционных печах. Для обработки используют доэвтекти- ческие чугуны следующего состава, мае. %: углерод 2,3 - 2, кремний 1,0 - 1,1; марганец 0,3 0, хром О,О - 0,06$ сера 0,05 - 0,0б фосфор 0,06 - 0,07; железо остальное. Для модифицирования чугуна используют пять составов предлагаемой модифицирующей смеси и известную модифицирующую смесь в количестве 0,12 от массы чугуна. Модифицирующие смеси изготавливают дроблением иттрия, силикобария, карбонитридов циркония и перемешиванием их с порошками борной кислоты, окиси меди, нитридов кремния и известковой муки. Составы модифицирующих смесей представлены в таблице.

Из модифицированного чугуна отливают технологические пробы и образцы для механических испытаний ф 10 - 16 мм.

Технологические свойства модифицированных чугунов определяют на стандартных литых пробах, а механические свойства - на образцах 010 - 16 мм после проведения термической обработки: нагрев до 960-980 0, выдержка при этой температуре 3,5 ч, охлаждение до 730°С, выдержка при 720 730°С в течение k ч, окончательное охлаждение на воздухе. Общий цикл термической обработки 17 ч. Стойкость против многократного удара при симметричном изгибе образцов диаметром 10 мм и длиной 100 мм при нагрузке 30 кгс определяют на машине ТУИ-600. Механические и технологические свойства модифицированных чугунов приведены в таблице.

Как видно из таблицы, чугуны, модифицированные предлагаемой смесью составов 2 - k, обладают более высокими механическими свойствами, чем

658956

при модифицировании их известной смесью (состав 1). Сопоставительный анализ затрат на модифицирование чу- |гунов, графитизирующей способности и механических свойств модифицированных высокопрочных чугунов после термической обработки показал, что от использования предлагаемой модифициШ РУющей смеси можно получить значительный экономический эффект. При этом повышаются механические и технологические свойства модифицирован- ных чугунов (трещиностойкость, жидко15 текучесть и др.).

Применение предлагаемой модифицирующей смеси позволит улучшить стойкость против многократного удара, эксплуатационную стойкость и механи20 ческие свойства при одновременном сокращении продолжительности графити- зирующего отжига белого чугуна на феррито-перлитный ковкий чугун.

25 Формула изобретения

Модифицирующая смесь, содержащая борную кислоту, окись меди и силико- барий, отличающаяся тем, 30 что, с целью повышения стойкости чугуна .против многократного удара, оно дополнительно содержит иттрий, к,арбонитриды циркония, нитриды кремния и известковую муку при следующем

5

соотношении компонентов, мае. Ј:

0

Борная кислота Окись меди Силико- барий Нитриды кремния Иттрий

гКарбонитриды цирконияИзвестковая мука

0

15-25 10 - 17 15-23

,12 - 17 11-15

6-16 6 - 12

Изобретение относится к металлургии, а именно к модификаторам жидкого чугуна, используемым при производстве отливок из высокопрочных доэвтектических чугунов, обладающих повышенными характеристиками стойкости против многократного удара и предела текучести при изгибе. Цель изобретения - повышение стойкости чугуна против многократного удара. Модифицирующая смесь содержит, мас.%: борную кислоту 15 - 25

окись меди 10 - 17

силикобарий 15 - 23

нитриды кремния 12 - 17

иттрий 11 - 15

карбонитриды циркония 6 - 16 и известковую муку 6 - 12. Использование модифицирующей смеси позволяет увеличить стойкость чугуна против многократного удара на 130 - 220 циклов. 1 табл.