Модификатор для чугуна Советский патент 1991 года по МПК C22C35/00 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в технологии модифицирования серых чугунов при получении отливок машиностроительного профиля.

Целью изобретения является исключение кромочного отбела в тонкостенных отливках и улучшение обрабатываемости чугуна резанием.

Пример. Модификаторы известного и 1 предлагаемого составов получают методом сплавления соответствующих ферросплавов (технически чистого магния, ферросилиция, ферросиликобария, ферросиликокальция, ферромарганца, ФСЗОРЗМЗО, содержание сурьмы в известном модификаторе обеспечивалось вводом технически чистой сурьмы по расплавлению остальных составляющих) в индукционной печи емкостью 60 кг. Модификатор известного состава выполняют при среднем содержании ингредиентов, а предлагаемого - на нижнем, среднем, верхнем,

ниже нижнего, выше верхнего пределов содержания ингредиентов.

Модифицирование чугуна марки С245 проводят в ковше емкостью 30 кг. Расход модификаторов составляет во всех случаях 0,30%, температура модифицирования 1340°С. Модифицированный расплав заливают в сырые песчано-глинистые формы. Опытные образцы имеют форму цилиндров с диаметром 60 мм и пластин с толщиной стенки 4,6 и 8 мм.

Испытания на обрабатываемость проводят методом точения цилиндрических образцов. Наличие кромочного отбела определяют на пластинчатых образцах визуально.

Результаты испытаний чугунов, выплавленных с использованием известного и предлагаемого модификаторов, представлены в таблице.

При массовом производстве отливок из серых чугунов высоких марок (СЧ25 и выше)

ON О СО

О

Основной проблемой является обрабатываемость резанием на автоматических линиях. Причинами низкой обрабатываемости даже и случае исключения отбела являются особенности микрогетерогенного строения металлической матрицы чугунов указанного класса. Ввиду низкого углеродного эквивалента и присутствия легирующих элементов b сплаве, в частности хрома, наблюдается значительная микроликвационная неоднородность. Она определяется значительной долей первичного аустенита, при затвердевании которого примеси вытесняются на границы аустенита с эвтектикой. Этот эф- фект приводит к образованию микроликва- ционных зон с повышенной твердостью и хрупкостью. Данное явление приводит к ухудшению обрабатываемости резанием не только тонкостенных, но и массивных сечений отливок. Усугубляет данное явление также фосфор и не оптимальное соотношение серы к марганцу в чугуне ваграночной плавки. Основной задачей модифицирования этих чугунов является комплексное воздействие на кинетику кристаллизации и морфологию дендритов первичного аустенита, состояние границ аустенит - эвтектика и строение самой эвтектики. Предлагаемый модификатор резко измельчают дендриты первичного аустенита, увеличивает их удельную поверхность, тем самым снижая отрицательное воздействие микроликвации на образование зон с повышенной концентрацией хрома и других кар- бидообразующих элементов.

Кремний в пределах 55-75% в составе модификатора обеспечивает хорошую растворимость модификатора и создает обогащенные кремнием зоны, в процессе растворения которых образуются дополнительные центры кристаллизации. -Нижний предел (55%) обеспечивает требуемую кинетику создания зон. Превышение верхнего предела (75%) ухудшает растворимость,

Углерод (0,05%) способствует образованию карбида кремния в модификаторе, Свыше 0,2% трудно достижимо на практике.

Алюминий (0,5%) и РЗМ (0,5%) способствуют зарождению дендритов первичного аустенита и их измельчению при росте. Превышение верхних пределов (2,0%) указанных элементов не дает приращения указанного эффекта.

Марганец в пределах 0,3-5,0% улучшает растворимость модификатора и уменьшает микроликвационную неоднородность за счет взаимодействия с серой в чугуне ваграночной плавки. Верхний предел (5,0%) ограничен ввиду возможности образования цементита в структуре.

Магний в совокупности с кальцием уменьшает ликвационную неоднородность вследствие частичного связывания серы до момента кристаллизации аустенита, измельчает строение аустенита и эвтектики и очищает границу аустенит - эвтектика от поверхностно-активных элементов (примесей, присутствующих в чугуне). Важны при этом не только абсолютные концентрации

0 магния, кальция, но и их соотношения.

Нижние пределы (0,5%) обусловлены необходимостью достижения описанных эффектов. Верхний предел по магнию(1,5%) ограничен ввиду пироэффекта и пылегазо5 вых выбросов в атмосферу при обработке расплава. Верхний предел по кальцию (2,0%) ухудшает растворимость модификатора. Соотношение кальция к магнию 1:(0,75-1,0) обеспечивает высокую раство0 римость и комплексное воздействие на устранение микроликвационной неоднородности чугунов. Выше верхнего предела соотношений (1:1) ухудшается растворимость модификатора и эффективность

5 обработки.

Для высококачественных легированных чугунов с пластинчатым графитом характерна также неоднородность размеров и распределения графита в разностенных

0 отливках. Дополнительный ввод 0,5% бария s предлагаемый состав способствует гомогенизации графитной фазы в разностенных отливках. Свыше 2,0% бария не дает приращения эффекта и ухудшает растворимость.

5 Гомогенизация графитной фазы в отливках положительно сказывается на улучшении обрабатываемости чугуна.

Как следует из данных, представленных а таблице, предлагаемый модификатор для

0 чугуна позволяет устранить кромочный от- бел в отливках с толщиной стенки меньше 8 мм и улучшить обрабатываемость резанием чугуна более, чем в 2 раза.

Формула изобретения

5 1. Модификатор для чугуна, содержащий кремний, углерод, алюминий, магний, кальций, марганец и железо, отлича ющий- с я тем, что, с целью исключения кромочного отбела в тонкостенных отливках и улуч0 шения обрабатываемости чугуна резанием, он дополнительно содержит редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, мас.%:

кремний55-75

5 углерод0,05-0,20

алюминий0,5-2,0

магний0,5-1,5

кальций0,5-2,0

редкоземельные металлы0,5-2,0,

марганец0,3-5,0

железоостальное,

при этом отношение кальция к магнию равно 1:(0,75-1,0).

2. Модификатор поп. 1, отличаю щи й- с я тем, что он дополнительно содержит 0,5-2,0 мае. % бария.

Изобретение относится к модификаторам для чугуна. Целью изобретения является устранение отбела в тонкостенных отливках и улучшение обрабатываемости чугуна резанием. Модификатор содержит, мас.%: SI55-75; С 0,05-0-20; AI 0,5- ,2,0; Мд 0,5-1,5; Са 0,5-2,Oj,;P3M 0,5-2.0; Мп 0,3-5,0, Fe остальное, , причем отношение кальция к магнию составляет 1; (0,75-1,0). Кроме того, модификатор может дополнительно содержать 0,5-2,0 мас.% Ва. Модифицирование в ковше чугуна С425 предлагаемым модификатором в количестве 0,3% от массы чугуна позволяет более, чем в 2 раза повысить стойкость режущего инструмента, при этом хромочного отбела в отливках с толщиной стенки 4-8 мм не наблюдается. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Известный

Средний

Опыт Химический состав, мае.

40

0,8 1,0 0,5 1,5

Продолжение таблицы

Опыт Химический состав, масД

10 3,0 0,3 1:0,9

113,0 3,0 1:0,9

Примечание. Режимы резания: скорость 100 м/мин; подача 0,2 мм/об;

глубина резания 2,5 мм, материал инструмента ВК 8.

Продолжение таблицы

Ос- 80

тальное

75