Модификатор Советский патент 1978 года по МПК C22C35/00 

1

Изобретение относится к отрасли литейного производства, в основном к присадочным материалам (модификаторам, .сплавам, лигатурам и т.п.) для серого чугуна и может быть использовано при внепечной обработке жидкого чугуна для повышения степени графитиз-ации чугуна и предотвращения отбела в чугунных отливках.

Для повышения степени графитизации чугуна и предотвращения отбела в чугунных отливках применяют различные графитизирующие присадки (модификаторы, лигатуры и т.п.), которые вводятся в жидкий металл перед заливкой (или во время ее) в литейные формы.

В настоящее время в качестве графитизирующих присадок для внепечной . обработки чугуна используются: модификатор, содержащий S i , Са , Се , ,A2, комплексный модификатор, содержащий Mg,Ca, РЗМ, Ва, М vf, А f , B,Fe, bi 2 , и многие другие .

Но указанные модификаторы не обеспечивают необходимую степень графитизации обрабатываемого чугуна, предотвращение отбела и длительное сохранение модифицирующего эффекта, что объясняется малой устойчивостью образующихся центров графитизации..

Из известных модификаторов наиболее близким по химическому составу к предлагаемому является модификатор, предназначенный для предотвращения отбела в чугунных отливках и для повышения степени графитизации чугуна, принятый за прототип, содержащий, вес.%: Са 8-18

Ре 20-35 Си 0,5-20 Ьк 0,2-5 АЕ 0,2-2,5

а Остальное

Однако .этот модификатор имеет малый срок сохранности модифицирующего эффекта, неудовлетворительную графитизирующую способность, поглощает значительное количество тепла для своего растворения и заметно понижает температуру и жидкотекучесть расплава (металла).

Для повышения графитизируюцей способности модификатора, улу -шения его растворимости и усвояемости и увеличе1ния длительности модифицирующего эф- фекта в расплаве в состав предлагаем го модификатора дополнительно введе ны углерод, барий и РЗМ при следу щем . соотношении компонентов, вес.% Si 20-25 СЦ 16-24 Ьн 0,5-5 АЕ 4-6 .Ре Остально где РЗМ - редкоземельные металлы, со держащие 4-5% церия, 1-2% самария и 1-2% неодима. Углерод вводится в виде графита СКК (ГОСТ 5420-50). высокое графитизирующее действие модификатора достигается за счет ком плексного введения в его состав графитизирующих или нейтральных химичес ких элементов: угледора, кремния, алюминия, кальция,меди, олова, бария и РЗМ, Ввод углерода в состав модификато ра оказывает особенно благоприятное влияние на его графитизирующую спосо ность. Углерод сам по себе, как известно, является сильным графитизато ром чугуна и введение его в обрабаты ваемый чугун в виде мельчайших включений графита создает в чугуне допол нительные готовые центры графитизации, которые характеризуются высокой устойчивостью и улучшают распределение графита в металле. Кроме того, введение углерода в расплав способствует повышению жидкотекучести и улучшению заполняемости форм. РЗМ (особенно Ce,Sm,Nd ) в небольших количествах оказывают интенсивное графитизирующее влияние, значител но снижают отбел, способствуют повышению температуры обрабатываемого чу Гуна и повышают жидкотекучесть чугуна на 5-6%. Введение В и способствует повышению устойчивости центров графитизации, увеличению времени их сохранения. Низкая температура плавления модификатора (1080-1120°С) достигается путем введения в его состав химических э-лементов с низкой температурой плавления {Са,Ва, Си,Ьп, AE,Ce,5ttt,)Ud в количествах, указанных аыше. Это обеспечивает хорошую растворимость м усвояемость его в обрабатываемом чугуне даже с относительно невысокой температурой (1350С) . Необходимый удельный вес модификатора обеспечивается за счет введения тяжелых химических элементов Сц , Ре , Зп , Ce,Sm,Nd в количестве не менее 45%. Исключение значительных потерь температуры и жидкотекучести жидкого чугуна достигается не только за счет более низкой температуры плавления одификатора, но и за счет введения экзотермических и горючих элементов (РЗМ и алюминия). Далее приведены примеры составов предлагаемого модификатора. Пример 1. Состав, вес.%: Ь 20«а 3 Са 10РЗМ 6 Си 20с 10 5« 3 .Ре 23 АС 5 Свойства чугуна, обработанного модификатором: предел прочности при изгибе - 46 кгс/мм , жиякотекучос гь 444мм; температура чугуна через 1 MIMI после обработки в.,..г1ичнна отбела через 1 мин после ofJtJafiOTK : 4-:) мм, через 8 мин 4-5 мм. Пример 2. Состав, вес.%: Ь( 20Ва 1 Са 10РЗМ 9 Си. 20с 10 6м 3Ге 22 АЕ 5 Свойства чугуна, обработанного модификатором:предел прочности при изгибе 47,5кгс/мМ;жидкотекучесть 455мм; температура чугуна через 1 мин, после обработки 1340С; величина отбела через 1 мин после обработки 3-4 мм, через 8 мин. - 3-4 мм. Пример 3. Состав, вес.%: & 20Ъа 5 CQ 10-ръ/л 7,5 си 20С 8 им 3Ге 21,5 А2 ,5 Свойства чугуна, обработанного модификатором: предел прочности при изгибе 46,5 кгс/мм ; жидкотекучесть 450 мм; температура чугуна через 1 мин после обработки 1340с, величина отбела через 2 мин после обработки 3,54,5 мм, через 8 мин 4-5 мм. Пример 4. Состав, вес.%: bi 20 Ва 4 CQ 10 РЗМ 7,5 си .20. С 12 . Sit 3 Ре 18,5 ле 5 Свойства чугуна, обработанного модификатором: предел прочности при изгибе 47,4 кгс/мьС жидкотекучесть 454 мм; температура чугуна через 1 мин после обработки 1335С; величина отбела через 1 мин 4-5 мм; через В мин 4-5 мм. Оптимальное содержание в модификаторе редкоземельных металлов (церия, самария, неодима) составляет (вес.%) 6-9, углерода 8-12, бария 1-5. При уменьшении содержания РМЗ в модификаторе резко понижаются температура и жидкотекучесть обрабатываемог чугунй, уменьшается графитизирующее действие модификатора, при увеличени содержания РЗМ последние оказывают карбидообразующее влияние. Уменьшение с.одержания углерода в модификаторе приводит к уменьшению графитизирующего действия модификато ра, а увеличение содержания углерода приводит к ухудшению формы и распределения графита и ухудшению механиче ких свойств чугуна. При содержании в модификаторе бария менее 1,0% снижается длительност модифицирующего эффекта -присадки в расплаве, а при увеличении содержания более 5,0% свойства модификатора практически не изменяются. Более высокое графитизирующее дей ствие модификатора по сравнению с известными позволяет получить качест венные чугунные отливки без поверхностного отбела. Модифицирующий эффект модификатора после ввода в чугун с течением вр мени полностью tie пропадает за счет высокой устойчивости зародышей графитизации, обусловленной наличием в нем графита и бария. Особенно эффективно действие модификатора при использовании чугуна с низким содержанием углерода и пониженной температурой. Применение модификатора для внепе ной обработки чугуна предотвращает появление отбела в отливках, образование макро- и микротрещин в отливка исключает анизотропность, неоднород кость свойств по сечению отливки и тем самым, повышает качество, эксплуатационную надежность и долговечность отливок. Формула изобретения Модификатор для обработки чугуна, содержащий кремний, кальций, медь, олово, алюминий, железо, отличающийся тем, что, с целью повьшения его графитизирующей способности, улучшения его растворимости и увеличения степени усвоения, он дополнительно содержит углерод, барий и редкоземельные металлы, при следующем соотношении компонентов, вес.%: Кремний 20-25 Барий Кальций 7-10 Редкоземельные металлы 6-9 16-24 Углерод 8-120,5-5 Железо Остальное Алюминий 4-6 Источники информации, принятые во нимание при экспертизе: 1.Авторское свидетельство 461150, л. С 22 С 35/00, 1972. 2.Авторское .свидетельство 471386, кл. С 21 С 1/10, 1972. 3.Авторское свидетельство № 395481, л. С 22 С 35/00, 1971.