Способ получения высокопрочного чугуна Советский патент 1977 года по МПК C21C1/00 

1

Изобретение относится к литейному производству, а именно к способам получения высокопрючного чугуна, и может быть иопользовано в различных отраслях машиностроения и станкостроения для аетап Л, к которым предьявляются высокие требоъания по механическим свойствам.

В современном литейном производстве машиностроения при получении высокопро ного чугуна в качестве модификатора-глобуляризатора графита применяются в основном магний или лигатура на его основе.

Однако все известные способы получения высокопрочного чугуна за счет модифицирования чугуна магнием или его лигатурами не обладают необходимой стабильностью получаемых результатов по механическим свойствам и структуре, а также требуют дополнительных дорогостоящих устройств для модифицирования.

Известны также способы получения высокопрочного чугуна при модифицировании церием, его лигатурами и лигатурами РЗМ содержащими перий и другие редкоземельные элементы fl.

Основным преимуществом способа получения высокопрочного чугуна с использованием церия, его лигатур или лигатур РЗМ, содержащих церий, является то, что при ;6воде их в чугун не происходит бурной реации взаимодействия чугуна с модификатором. Процесс происходит спокойно, без выплесков из ковша. Поэтому отпар ет надобность в постройке специальных защитных камер, специальных герметических ковшей или автоклавов.

Недостатком чугуна, модифицированного церием или лигатурами РЗМ, содержащими церий и иругпе редкоземельные элементы, является очень высокая чувствительность к толщине стенки отливки. Причем, чем бопьше леркя вводится в чугун, тем эта чувствительность выше. Получить тонкостенные детали из чугуна, обработанного церием или лигатурами РЗМ, содержащими перк Н аругке редкоземельные элементы, без отбепа практически невозможно. Снижать ; количество вводимого церия или лигатур РЗМ, содержащих церий и другие редкоземельные элементы, для устранения отб&ла в тонких сечениях гахже нельзя, так как в этом случае в массивных сечениях шаровидный графит образуется только на перифе рии, а в центре графит кристаллизуется в пластинчатой форме. Для получения шаровид ного графита в отливках, имекяцих толстые стенки, необходимо вводить бопыйёё количест во церия, его лигатур или РЗМ. Поэтому если отливка имеет разные толщины стенок то в тонких частях отливки чугун получ ется белый. Это приводит к появлению трещин вследствие различной величины усад ки белого чугуна, получакяцегося в тонких частях отливки, и серого чугуна - в масси Т1ЫХ частях. При использовании.в качестве модификатора иттрия с целью получения высокопрочного чугуна сохраняются все преимущества церия как модификатора, т.е. процесс модифицирования происходит спокойно, без выплесков чугуна, из ковша, так как температура парообразования иттрия соста& пяет 2630 С без выделения дыма и поэтому не требуется никаких дополнительных устройств , а также герметических ковшей или автоклавов. Модифицирование чугуна иттрием в количествах 0,20 - О,ЗО% (т.пл. 1539) можно проводить непосредственно как в электропечи (дуговой или индукционной) или на желобе электродуговой печи, так и в ковше, обеспечивая требуемую температуру. Кроме того, иттрий как модификатор дает улучшенную форму графита (а соответственно и более высокие механические свойства) по сравнению с использованием церия или лигатур/РЗМ, содержащих церий. Ввиду того, что иттрий обладает высокой температурой плавления и парообразования, эффект сохраненияi модифицирования увеличивается до ЗО4О мин1 Также важным преимуществом при-использовании иттрия как модификатора является отсутствие высокой чувствительности к толщине отливки, характерной для чугуно модифицированных церием или лигатурой РЗМ, содержащей церий и другие редкоземельные элементы. Поэтому использование иттрия как. модификатора для получения высокопрочного чугуна дает возможность попучать отливки переменного сечения. Основным недостатком иттрия как модификатора являе.ся его дороговизна (150руб за 1 кг). Целью изобретения является получение высокопрочного чугуна с высокими механическими свойствами в литом состоянии за счет комплексного:модифицирования лигатурой РЗМ, содержащей церий и другие редкоземельные элементы, например, марки ИИТМИШ1 Ключевского завода (ТУ 145-50-74) и металлическим иттрием, например. ИТМ-4, ИТМ-5(ТУ 48-4-20872). Поставленная цель достигается тем, что в известном способе получения высокопрочного чугуна, включающем операции раславления исходного чугуна в электропечи, модифицирования с целью получения глобулярной формы, графита, операцию модифицирования ведут лигатурой РЗМ, содержащей церий и другие редкоземельные элемен ты, и иттрием. А для получения структуры металлической основы в литом состоянии без структурно-сводного цементита проводится дополнительная обработка ферросилицием {С 75 от 0,3 да 1,5% в зависимости от толщины сечения деталей. Таким .образом, операция модифицирования дробится на две части: 1)предварительное модифицирование лигатурой РЗМ, содержащей церий и другие редкоземельные элементы. Последняя дается так, чтобь получить вермикулярную форуму графитами составляет 0,15-0,21% из расчета суммы РЗМ в зависимости от толщинь сечения отливок. В этом случае сводятся на нет недостатки, свойственные модифицированию чугуна церием или лигатурой РЗМ, содержащей церий и другие редкоземельные элементы, с целью получения глобулярного графи.та; 2)модифицирювание иттрием. Иттрий Вводится в таком количестве, чтобы завершить процесс кристаллизации графита из вермикулярной в глобулярную форму и составляет 0,04-0,07%. Таким образом, на чугун, предварительгно обработанный лигатурой РЗМ, содержащей церий и другие редкоземельные элементы, дается такое количество-иттрия, которое является остаточным содержанием при модифицировании чугуна только иттржем. Минимальное содержание иттрия в таких высокопрочных чугунах составляет 0,03%. При предварительном модифицировании чугуна лигату|эой РЗМ, содержащей церий и другие редкоземельные элементы, последний обессеривается, раскисляется, а также освобождается от азота, т.е. чугун дезактивй- зируется от тех вредных примесей, которые оказывают вредное влияние на кристаллизацию графита в глобулярной форме. Причем некоторое количество редкоземельных элементов остается в жидком металле, но их количество недостаточно для заверьшения процесса кристаллизации графита в глобул5фной форме. Поэтому графит принимает вермикулярную форму.