Модификатор Советский патент 1991 года по МПК C22C35/00 

Изобретение относится к металлургии, в честности к составу модификаторов для обработки износостойких сталей.

Цель изобретения - повышение механических свойств, хладостойкости и ударно- абразивной износостойкости стали.

Модификатор, содержащий титан и алюминий, дополнительно содержит церий и азот при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Алюминий8-10

Церий10-14

Азот24-28

ТитанОстальное

Существенным отличием предлагаемого комплексного модификатора является наличие оптимальных концентраций каждого из элементов, которые в результате всестороннего воздействия на процессы формирования структуры (как на стадии кристаллизации, так и на стадии охлаждения) обеспечивают в обработанной стали повышение всего комплекса механических характеристик. Титан и азот образуют в расплаве тугоплавкие нитриды, которые, являясь модификаторами первого рода (инокуляторами), обеспечивают увеличение числа центров кристаллизации и уменьшение размеров аустенитных зерен. Одновременно церий и несвязанный в нитриды азот, являясь модификаторами второго рода (поверхностно-активными элементами), затрудняют рост центров кристаллизации и тем самым также способствуют уменьшению размеров зерен. Алюминий при кристаллизации отливки связывает фосфор в тугоплавкие соединения. Кроме того, мелкодисперсные нитриды алюминия, церия и титана обеспечивают эффективное упрочнение металлической матрицы.

Составы модификатора даны в табл. 1. Комплексные модификаторы предлагаемого состава (табл. 1) получают методом сплавления в плазменно-индукционной печи. В качестве шихты используют церий, титановую губку, алюминий А8.

Насыщение расплава азотом осуществляют азотной плазмой, генерируемой плазмотроном ПД-I. Режим работы плазмотрона: ток дуги 600-700 А, расход плазмо- образующего газа 3-5 г/с, продолжительность обработки 25-30 мин.

После расплавления модификатор выливают в водоохлаждаемый кристаллизатор и вводят через специальный канал в крышке индукционной печи в обрабатываемую сталь в количестве 13-15 кг/т (температура металла 1530 ±10°С).

Для определения механических свойств стали после закалки с температуры 1150°С в воду используют стандартные методы (табл. 2). Пробы берут по ГОСТ 977-75 от пробных брусков типа YI, которые отливают в сухие песчаные формы. Испытания на растяжение проводят на цилиндрических образцах диаметром 10 мм с расчетной длиной 50 мм. Определение ударной вязкости проводят на образцах при 20 и 40°С (по 3 образца на точку).

Моделирование условий ударно-абразивного износа проводят в шаровой мельнице, внутренние размеры барабанов которой следующие: диаметр 200 мм, длина 320 мм, мельница совершает 32 об/мин. В каждый барабан загружают стальные шары (HRC 50) диаметром 50 мм, 10 кг щебень гранитный (6 кг) и испытываемые образцы размером 10x10x25 мм. Оценка износостойкости стали характеризуется величиной относительного износа. За эталон принимают образец стали, обработанной модификатором известного состава.

Введение в состав комплексного модификатора церия и азота в пределах 10-14 и 24-28 мас.% соответственно приводит к значительному измельчению размеров аус- тенитных зерен, снижению ликвации фосфора, образованию мелкодисперсных нитридов и фосфидов алюминия внутри аустенитных зерен, упрочняющих кристаллическую решетку, и, как следствие, к повы- шению прочностных характеристик,

хладостойкости и ударно-абразивной износостойкости: предел прочности увеличивается в 1,3 раза, предел текучести - в 1,4 раза, относительное удлинение - в 1,7-1,9 раза, относительное сужение - в 1,7-2,0 раза,

ударная вязкость при 20°С - в 2,0-2,4 раза, при 40°С - в 3,1-4,0 раза и износостойкость - в 1,5-1,9 раза.

25Формула изобретения

Модификатор, содержащий алюминий и титан, отличающийся тем, что, с целью повышения механических свойств, хладостойкости и ударно-абразивной износо- 30 стойкости, он дополнительно содержит церий и азот при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Алюминий8-10

Церий10-14

35Азот24-28

ТитанОстальное

Таблица 1

Изобретение относится к металлургии, в частности к составу модификаторов для обработки износостойких сталей. Цель - повышение механических свойств, хладостойкости и ударно-абразивной износостойкости стали. Модификатор, содержащий титан и алюминий, дополнительно содержит церий и азот при следующем соотношении компонентов, алюминий 8-10; церий 10-14; азот 24-28; титан остальное. Введение в состав модификатора церия и азота в указанных пределах приводит к уменьшению размеров аустенитных зерен, снижению ликвации фосфора, образованию мелкодисперсных нитридов и фосфидов алюминия внутри аустенитных зерен, упрочняющих кристаллическую решетку, и повышению прочностных характеристик. 2 табл.