Модифицирующая смесь Советский патент 1982 года по МПК C22C35/00 C21C1/10 

Изобретение ОТНОСИТСЯ к литейному производству, в частности к производству высокопрочного чугуна с шаровидным графитом.

Для получения высокопрочного чу|Гуна применяются различные модификаторы как в виде сплавов, так и механических смесей.

Наиболее близкой X изобретению, по составу является модифицирукхаая смесь, в которой содержание элементов взято в пропорции магний:ферросилиций :графит 1 4: 1 1.

Однако обработка чугуна этим модификатором сопровождается большим пироэффектом и низким усвоением магния из-за его высокого содержания в смеси. Чугун обработанный этой модифицирукяцей смесью, затвердевает с отбелом в тонких сечениях отливки, причем для его устранения необходим высокотеютературный отжиг или вторичное модифицирование.

Цепью изобретения является повышение степени усвоения магния, получение отлнвок без структурно свободного цементита и повышение его механических свойств.

Поставленная цель достигается тем, что Модифицирующая смесь, содержащая магний, графит и ферросилиций, дополнительно содержит силикомишметалл при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Магний10-15

Графит18-30

Силикомишметалл 2-25 Ферросилиций Остальное Более низкое содержание магния в

10 модификаторе позволяет повысить степень его усвоения чугуном.

При содержании в смеси магния ниже 10% не достигается требуеьий эффект модифицирования, поскольку

15 из-за частичной потери магния на реакции взаимодействия с серой, кислородом, его остаточное содержание в чугуне оказывается недостаточным для обеспечения высокой степени

20 сфероидизации графитош х включений.

Обработка чугуна модифицирующей смесью с содержанием магния выше 15% характеризуется скоротечностью процесса модифицирования и, как

25 следствие, сопровождается большим пироэффектом, нестабильностью получаемых результатов по структуре и свойствам чугуна.

Повышенное содержание графита в 30 модификаторе (18-30%) замедляет процесс мо;;ифииирования, делая его спокоййее без выбросов чугуна из кошш при его обработке смесью. Ввод графита в расплав увеличивает число готовых центров кристаллизации при его затвердевании, что способствует повышению гомогенности .структуры отливки. Указанные пределы содержания графита в смеси выбраны как оптимальные для данных численных значений магния верхняя граница содержания графита в модификаторе (30%) соответствует максимальному пределу магния, а ииж ний предел (18%) - минимальному зна чению магния. . Содержание графита в модификаторе выше 30% снижает прочностные характ ристики чугуна. Обработка чугуна модификаторов .с содержанием графита менее 18% сопровождается большим пироэффектом, усвоение магния при этом незначительно Дополнительное введение в состав модифицирующей смеси силикомишметалла способствует стабилизации получения чугуна при некотором колебании химического состава исходного чугуна. Нижний предел силикомишметгшла применяется для рафинированных чугунов, не содержащих демодификаторов,а верхний предел - для чугунов, содержащих легирующие и демодифицирующие элементы. . При содержании силйкомишметалла в модификаторе менее 2t ухудшается форма графита в структуре чугуна, а при содержании его в смеси болыие 30% не только ухудшается форма графита, но и появляются структурно свободные карбиды в тонких сечениях отливки. Для определения оптимального состава модифицирующей смеси исследованы степень усвоения магния, содержание цементита в структуре чугуна и определены его механические свойства. Исходный чугун выплавляется в индукционной печи. Его химический состав, вес.% углерод 3,20-3,40 кремний 1,75-2,1; марганец 0,60-0,65; фосфор 0,05-0,07; сера 0,103-0,105. Выпуск чугуна ПРИ 1400-20 0 проводится в нагретые ковши емкостью 1000 кг. Для определения оптимального содержания силйкомишметалла в смеси в исходный чугун вводится сурьма в разных количествах. Модифицирование чугуна проводится ,сендвич-способом. Расход предлагаемого («эдификатора и прототипа одинаков и составляет 1,0-1,3% от массы жидкого металла. Модифицирующие смеси подают в ковш в упакованном виде. Модифицирующие смеси изготовляют простым перемешиванием компонентов в лабораторных бегунах. Для изготов- ления смесей применяют порошок магния (ГОСТ 6001-51), ферросилиций ФС75 (ГОСТ 1415-76), силикомишметалл СЦЕМШ1 (ТУ-15-5-76-76) и измельченный графит электродного боя. Состав модифицирующих смесей приведен в табл.1, а химический состав чугуна, его структура и механические свойства - в табл.2. Таблица 1

Примечание Модификаторы ,j,-,o и : с D 0%, емому составу. Модификаторы 1,5,8 и 9 с другим содержанием ингредиентов взяты для сравнения. Мсдификатор 10 соответствует составу прототипа при соотношении (по массе) магния, графита и ферросилиг1ия как It 1:4. Как видно из табл.2, степень усвоения магния при модифицировании предлагаемой смесью выше 33-36%, а наличие первичного цекюнтита в структуре чугуна не обнаружено. Снижение магния в смеси (ниже 10 ведет к ухудшению прочности и пласт ческюс свойств за счет ухудшения фо мы графита (модификатор 1). Увеличение содержания магния (вы ше 15%) и снижение количества графита ниже 18% приводит к сильному пироэффекту и выбросам чугуна из ко ша во время его заполнения, а при содержании графита в смеси более 30% (вариант 8), как и при низком содержании магния (вариант 1), степень усвоения чугуна магния недоста точна для полной сфероидизации графитошлх включений. Кроме того, в ва риантах 5, 9 и 10 в структуре чугунов наблюдается первичный цементит, который снижает их прочностные и, особенно, пластические свойства. Повышенное содержание силикомишметалла в смеси ( вариант 9) ухудшает форму графита в структурю чугуна, что сказывается на его механических свойствах. Ожидаемая технико-экономическая эффективность от применения смеси составляет по предварительным расчетам 30 тыс.руб за счет повышения механических свойств чугуна на 25%, снижения расходе модификатора на 30% и частичного или полного устранения термообработки. Формула изобретения Модифицирующая смесь, содержащая магний, графит и ферросилиций, отличающаяся тем, что, с целью повышения степени усвоения, получения отливок без структурно свободного цементита и повышения механических свойств отливок, она дополнительно содержит силикомишметалл при следующем соотношении компонентов/ вес.%: Магний10-15 Графит18-30 Силикомишметалл 2-55 Ферросилиций Остальное Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Ващенко К.Н. и Софрони Л. Магниевый чугун, Машгиз, 1960, с. 8.