Модификатор Советский патент 1982 года по МПК C22C35/00 

( МОДИФИКАТОР

1

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при получении чугуна с высокими физико-механическими свойствами .

Известен сплав 1 для модифицирования железоуглеродистых сплавов, содержащий, вес.%:

Магний0,01-,9

Кальций5-30

20-60

Алюминий

Редкоземельные

1 металлы

Барий

1-30

Остальное Железо

Однако при выдер хке модифицированного этим сплавом чугуна в жидком состоянии механические свойства его несколько уменьшаются, вследствие демодификации чугуна, т.е. разрушения шаровидной формы графита и перехода ее в компактную и пластинчатую.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигае эффекту является модификатор для чугуна следующего состава, вес.%:

30-60

РЗМ 3-15Иттрий

10 0,5-15

Алюминий 0,1-6

Магний 0,5-30

Кальций

15 0,1-15.

Стронций 30-50

Кремний Остальное

Железо

20

Недостаток указанного модификатора заключается в том, что модифицированный чугун имеет в структуре большое количество цементита, устранение которого требует дополните ной термообработки. Цель (изобретения - повышение ме ханических свойств чугуна. Поставленная цель достигается т что модификатор, содержащий магний кальций, барий, стронций, редкоземельные металлы, И1 грий, алюминий, железо, кремний, дополнительно соследующем соотнош держит литии при вес.: НИИ компонентов, Магний Кальций Барий 1-15 Стронций 0,5-15 Редкоземельные 1-15 мет аллы Иттрий 0.5-5,0 Литий 0,5-3,0 Алюминий Железо 1-20 Кремний Остальное Лмтий в составе модификатора сов местно с магнием, кальцием, барием стройцием и редкоземельными металла ми является сильным рефинирующим и модифицирующим элементом. Особенно он эффективен, как дегазатор (при удалении водорода, кислорода, азота из чугуна) и как десульфуратор. Этим он способствует значительному уменьшени.ю пленообразования в модифицированном чугуне, особенно при выдержке его в жидком состоянии. Редкоземельные металлы в составе мо дификатора увеличивают эффективност модификатора. Они способствуют полу чению шаровидной формы в чугунах, содержащих и элементы-демодификатор как мышьяк, висмут, свинец и др. Барий является сильным элементом-мо дификатором. Он совместно со строн цием и иттрием способствует увеличе нию модифицирующего эффекта по времени. Алюминий в составе модификатора является сильным элементомраскислителем. Он совместно с редкоземельными металлами вызывает измельчение структуры чугуна. Кремний в составе модификатора выполняет роль графитизатора чугуна. Поним(енное содержание РЗМ в моди фикаторе (1-15% вместо 30-601) вызёано тем, что при модифицировании чугунов модификаторами с повышенным содержанием РЗМ 30-60 при относительно низком содержании магния в нем (менее 5-6) в его структуре образуется вместо шаровидной формы графита, графит неправильной формы (вермикулярный), а также появляется значительное количество структурносвободных карбидов, что вызывает значительное понижение качества и физико-механических свойств чугуна. Нужно учитывать и то, что редкоземельные металлы являются дефицитными и дорогими. Чем больше их в составе модификатора, тем больше их угар при вводе в жидкий чугун, что . экономически невыгодно. Пример .- Проверку эффективности действия модификаторов проводят на базовом чугуне марки ЛК-5 (ГОСТ 4832-72), содержащем, вес.: .Углерод Кремний Марганец Хром Фосфор Сера Чугун выплавляют в индукционной печи емкостью 30 кг. Температура чугуна при модифицировании 1400-1430°С. Модифицирование осуществляют путем погружения колокольчика с модификатором в металл перед выпуском чугуна из печи. Количество вводимого модификатора 1,5% от жидкого чугуна. После ввода модификатора чугун вторично модифицируют 0,5% ферросилиция ФС-75 (от веса жидкого чугуна). Для исследования структуры и механических свойств чугуна отливают трефовидные пробы и образцы диаметром 5, 10, 30, 60, 120 мм. Заливку образцов диаметром 30 мм проводят через определенную выдержку в плавильной печи жидкого модифицированного чугуна (5,15, 30 мин). Составы модификатора приведены в табл. 1. . Механические свойства и структара чугуна, модифицированного испытываемыми модификаторами, приведены в табл, 2 . Микроструктура чугуна в образцах диаметром 5, Ю, 30, 60, 120 мм, момодификатора, перлитная с содержанием k-8% феррита, без наличия стру турно-свободного цементита,графит ш ровидной формы - ГФШ1, ГФШ2, в то время, как в структуре чугуна в таки же. образцах, но залитых чугуном, мо дифицированных известным модификатором, форма графита - ГФШЗ, ГФШ, ГФШ5, в структуре наблюдается до 10-20% цементита, что и влияет на уменьшение -механических свойств чугуна. Анализ чугуна диаметром 30 мм, модифицированных известным и предI

(известный)

Таблица 2

Перлит, Ц-Ъ феррита. ГрафитГФШ, ГФШ2. Цемеитит отсутствует.

Перлит, 6-8% феррита. Графит ГФШ1, ГФ1112. Цементит отсутствует.

Перлит, 6-8 феррита. Графит ГФШ1, ГФи12. Цементит отсутствует.

Перлит, 6-8 феррита. Графит ГФШ1, ГФШ2. Цементит отсутствует.

Перлит, 1(-8% феррита. Графит ГФШ1 , ГФШ2. Цементит отсутствует.

Перлит, Графит ГФШЗ, ГФЩ, ГФШ5, Цементит 15-20%. соответствующей выдержки модифицированного чугуна в печи показал, что в микроструктуре образцов соответствующие формы графита сохраняются при выдержке его 30 мин. Проверка предлагаемого состава модификатора показала его эффективность при получении чугуна с шаровидной формой графита, без структурносвободного цементита, с повьпвенными физико-механическими свойствами, а также для сохранения эффекта модифицирования при длительной выдержке модифицированного жидкого чугуна. Т а б л и ц а 1 Формула изобретения Модификатор, содержащий магний, кальций, барий, стронций, редкоземельные металлы, иттрий, алюминий, железо, кремний, отличающийся тем, что, с целью повыше ния механических свойств чугуна, он дополнительно содержит литий при сл дующем соотношении компонентов, вес Магний 5-10 3-15 Кальций 1-1.5 0,5-15,0 Стронций Редкоземельные 1-15 металлы Иттрий 0,5-5,0 0,1-3,0 Алюминий Железо 1-20 Кремний Остальное Источники информации, нятые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР , кл. С 22 С 35/00, 1976. 2.Авторское свидетельство СССР , кл. С 22 С 35/00, 197.