Модифицирующая смесь Советский патент 1991 года по МПК C21C1/10 

Ј

Изобретение относится к металлургии, а именно к модификаторам жидкого чугуна используемым пои производстве отливок из высокопрочных чугунов. Цель изобретения - повышение циклической долговечности чугуна. Модифицирующая смесь содержит борную кислоту, окись меди, силикобарий, нитриды кремния.никеле- вый порошок, лантан и церий при следующем соотношении компонентов, мае % борная кислота 15-25; окись меди 10-17; силикобзрий 15-23; нитриды кремния 12-17; никелевый порошок 11-15; лантан 6 16 и церий 6-12. Дополнительный ввод в состав смеси нитридов кремния, никелевого порошка, церия и лантана обеспечивает повышение на 40-54% циклической долговечности чугуна. 1 табл.

Изобретение относится к металлурги, а именно к составам модифицирующих смесей, используемых при производстве отливок из высокопрочных чугунов.

Цель изобретения - повышение циклической долговечности чугуна

Предлагаемая модифицирующая смесь, содержащая борную кислоту, окись меди и силикобарий, дополнительно содержит нитриды кремния, никелевый порошок, лантан и церий при следующем соотношении компонентов, мае %

Борная кислота15 25

Окись меди10 17

Силикобарий15 23

Нитриды кремния12 17

Никелевый порошок11 15

Лантан6 16

Церийб 12

Дополнительное введение нитридов кремния повышает графитизирующее влияние смеси, измельчает структуру, повышает циклическую долговечность чугуна.

При концентрации нитридов кремния до 12 мэс.% измельчение структуры и величина ударной вязкости и циклической долговечности недостаточны.а при увеличении нитридов кремния более 17 мас.% увеличивается концентрация неметаллических включений в чугуне что приводит к снижению циклической долговечности чугуна

Ланган рафинирует и модифицирует железоуглеродистый расплав, повышая пластические свойства и циклическую долговечность чугуна. При концентрации лантана до 6 мае % пластические свойства и циклическая долговечность чугуна низкие,

сь

00

о VJ VJ ю

а при концентрации в смеси лантана более 16 мас,% повышается содержание перлита в чугуне и снижаются его трещиностойкость, предел текучести, эксплуатационная стойкость и циклическая долговечность.

Церий введен как сильный раскисли- тель и сфероидизатор графита, повышающий дисперсность структуры в литом состоянии, упрочняющий структуру и повышающий циклическую трещиностойкость, механические и эксплуатационные свойства. Его содержание в смеси принято от количества 6 мас.%, с которого начинает проявляться его сфероидизирующее и упрочняющее влияние, и ограничено концентрацией 12 мас.%, выше которой повышаются его угар и нестабильность механических свойств и циклической долговечности чугуна.

Никелевый порошок стабилизирует процесс модифицирования и повышает циклическую долговечность чугуна. Его влияние отмечается при содержании в смеси более 11 мас.%, а при увеличении никелевого порошка более 15 мас.% снижается .модифицирующая способность модифицирующей смеси, увеличивается твердость чугуна и снижается его циклическая трещиностойкость.

Введение 10-17 мас.% окиси меди обеспечивает снижение и выравнивание твердости чугуна, повышение графитизи- рующей способности смеси, литейных свойств чугуна, дисперсности и равномерности его структуры, что приводит к повышению ударной вязкости, предела текучести, циклической долговечности чугуна в отливках после термообработки. При концентрации ее менее 10 мас.% отмечается повышение твердости, снижение пластических свойств и циклической долговечности. При увеличении концентрации более 17 мае. % увеличиваются ликвация элементов и неоднородность структуры чугуна в отливках, что приводит к снижению стабильности механических свойств чугуна.

Борная кислота в количестве 15-25 мас.% в смеси обеспечивает дополнительное модифицирование чугуна бором, повышение графитизирующей способности чугуна, снижение твердости, повышение предела текучести и циклической трещиностойкости. Верхний предел концентрации борной кислоты в смеси ограничен содержанием 25 мас.%, выше которого увеличивается неоднородность структуры и снижается циклическая трещиностойкость чугуна в отливках. При снижении концентрации борной кислоты менее 15 мас.% отмечаются низкие характеристики механических свойств и степени графитизации чугуна.

Силикобарий введен как эффективная раскисляющая, модицицирующая и графитизирующая добавка, повышающая ударную вязкость и циклическую трещиностойкость. При его содержании более 23 мас.% повышается угар смеси, неоднородность структуры и снижается циклическая трещиностойкость чугуна. При концентрации силикобария до 15 мас.%

0 снижается графитизирующая способность смеси, увеличивается содержание перлита в структуре, что снижает пластические и эксплуатационные свойства, циклическую долговечность.

5 Пример. Плавки чугунов проводят дуплекс-процессом вагранка - индукционный миксер. Для обработки используют чу- гуны следующего состава, мас.%: углерод 2,8-2,85; кремний 1,6-1,7; марганец 0,5-0,6;

0 хром 0,03-0.04; сера 0,03-0,04; фосфор 0,05-0,06 и железо остальное.

Для модифицирования чугуна используют пять составов предлагаемой модифицирующей смеси и известную мо5 дифицирующую смесь, добавляемые в количестве 0,2% от массы расплава при выпуске чугуна в ковш при температуре 1410-1430°С.

Модифицирующие смеси изготовляют

0 механическим перемешиванием порошков борной кислоты {ГОСТ 18704-78), окиси меди, нитридов кремния (ТУ 6-09-03-312-77), никелевого порошка (ГОСТ 9722-79), измельченного до фракции 0,5-2 мм силикоба5 рия СБЗО (ТУ 14-5-116-79), лантана - Лат-2 (ТУ 48-4-218-72) и церия СеЗ (ГУ 48-4-227-84). В таблице представлены составы модифицирующих смесей и результаты испытаний. Из модифицированного чугуна

0 отливают технологические пробы, образцы для механических импытаний диаметром 10-45 мм и трубные заготовки. Технологические свойства модифицированных чугунов определяют из стандартных литых проб,

5 а механические свойства - на образцах диаметром 10 мм. Испытания на циклическую долговечность определяют на трубных заготовках диаметром 30-35 мм. Эксплуатационную стойкость определяют

0 при испытании цилиндрических образцов в условиях ударно-усталостных испытаний.

Как видно из данных таблицы, чугу- ны модифицированные предлагаемой смесью (составы 2, 3 и 4), обладают бо5 лее высокой циклической долговечностью, чем при модифицировании их известной смесью оптимального состава (опыт 1). Сопоставительный анализ затрат на модифицирование чугунов, графитизирующей способности и механических свойств

модифицированных высокопрочных чугу- нов показал, что от использования предлагаемой модифицирующей смеси может достигаться экономический эффект до 28 руб. на 1 т годного литья. При этом повышаются механические и технологические свойства модифицированных чугунов (тре- щиностойкость, жидкотекучесть и др.). Предлагаемая модифицирующая смесь позволяет улучшить эксплуатационную стойкость и механические свойства чугуна. Формула изобретения Модифицирующая смесь, содержащая борную кислоту, окись меди и силикобарий,

0

отличающаяся тем, что, с целью повышения циклической долговечности чугуна, она дополнительно содержит нитриды кремния, никелевый порошок, лантан и церий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Борная кислота15-25

Окись меди10-17

Силикобарий15-23

Нитриды кремния12-17

Никелевый порошок11-15

Лантан6-16 Церий6-12.