Модификатор

 

Изобретение относится к области литейного производства, в частности для получения высокопрочного чугуна преимущественно для массивных отливок . Целью изобретения является повышение перлитизации металлической основы в литом состоянии и сокращение высоких механических свойств чугуна в крупногабаритных массивных отливках с Толщиной стенок 150 мм и более. Предложенный модификатор содержит, мас.%: магний 6-9, кальций 0,1-4, барий 0,1-4, редкоземельные металлы 0,1-4, медь 10-50, цирконий 1-20, молибден 0,1-10, сурьму 0,1-5, железо 1-15, марганец 1-20, бор 0,1-4, азот 0,1-3, кремний остальное. Использование предложенного модификатора эффективно при получении массивных отливок с толщиной стенок 150 мм и более, 2 табл. S (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (59 4 С 22 С 35/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР по делАм изОБРетений и ОткРыт и (21) 4037052/23-02 (22) 13 ° 03.86 (46) 15 ° 01 ° 88. Бюл. Ф 2

{71) Горьковский завод "Двигатель революции" (72) В.А.Резник, В,Д.Краля, В,И,Литовка, И.Г.Раздобарин, Ю.Т,Соколюк, А.П.Пшенный, Н.Н.Дронюк и А.И,Вели кий (53) 669.13-198 {088,8) (56) Патент Великобритании

М- 1058401, кл, С -35/00, 1967.

Авторское свидетельство СССР

Ф 897883, кл. С 22 С 35/00, 1982. (54) МОДИФИКАТОР (57) Изобретение относится к области литейного производства, в частности для получения высокопрочного чугуна преимущественно для массивных отливок. Целью изобретения является повышение перлитизации металлической основы в литом состоянии и сокращение высоких механических свойств чугуна в крупногабаритных массивных отливках с толщиной стенок 150 мм и более.

Предложенный модификатор содержит, мас.7: магний 6-9, кальций 0,1-4, барий 0,1-4, редкоземельные металлы

0,1-4, медь 10-50, цирконий 1-20, молибден 0,1-10, сурьму 0,1-5, железо

1-15, марганец 1-20, бор 0,1-4, азот

0,1-3, кремний остальное, Использование предложенного модификатора эффективно при получении массивных отливок с толщиной стенок 150 мм и более.

2 табл.

13665

Изобретение относится к литейному производству и мажет быть использовано для получения высакопрочнога чугуна преимущественна для массивных отливок.

Цель изобретения — повышение перлитизации металлической основы в литом состоянии и сохранение высоких механических свойств чугуна в крупно= 10 габаритных массивных отливках с толщиной стенок 150 мм и более.

Модификатор предлагаемого состава содержи, мас,%:

Магний 6 — 9 )Г

Кальций 0,1 — 4

Барий 0Ä1

Редкоземельные металлы 0,1 — 4

Медь 10 — 50 20

Цирконий O„1 20

Молибден 0,1 =- lO

Сурьма О,„I — 5

Железо 1 - 15

Маргансц 1 — 20 25

Бар 0,1-4

Азат 0,1 .— 3

Кремний Остальное

Введение в состав камплекснага модификатора марганца, бора и азота способствует перлитизации металлической основы чугуна B массивных отливках с толщиной стенок более 150 ьы.

При вваце в состав модификатора марганца менее !% его действие на 35 получение перлитной структуры в массивных отливках не проявляется. Ввод более 257 марганца в состав мадифика" тара вызывает образование в литой структуре чугуна карбидов, чта :рива- 40 дчт к понижению прочности модифицированного чугуна в массивных;-:-zmaках.

При вводе в состав модификатора менее 0,17. бора увеличивается коли- 45 честно феррита в структуре и снижается прочность чугуна. Ввод в состав модификатора бора более 4% вызывает образование карбидов.

Наличие в составе модификатора азата в количестве 0,1-3% способствует совместно с присадками марганца и бора перлитизации чугуна в массивных отливках. При вводе в состав мацификатара менее 0,1Х азота, ега действие на перлитизацию чугуна не проявляется, Ввод азота в модификатор в количестве более 3% приводит к получению отливки с отбелом, 45 2 особенно при одновременном вводе в чугун бора и сурьмы, Уменьшение в предлагаемом составе модификатора таких сильнаграфитизирующих элементов, как кальций и барий, до 4Х вместо 5-157. в известном составе способствует снижению количества феррита в массивных отливках с толщиной стенок 150 мм иболее. При содержании в составе более 47 кальция и более 47 бария получается феррито-перлитная структура со значительным количеством феррита (до 25X) Кроме того, кальций, барий и РЗМ совместно с магнием являются сфероидизирующими элементами.

Их совместный ввод позволяет получать шаровидную форму графита в толстостенных массивных отливках даже в присутствии демодифицирующих элементов (мышьяка, титана и других элементов), При содержании в составе модификатора менее 0,1% кальция, бария и РЗМ их сфероидизирующее действие не проявляется, соответственно ухудшаются механические свойства чугуна.

Наличие в составе модификатора магния в количестве 6-9% и редкоземельных металлов в количестве 0,14% совместно с барием и кальцием вызывает образование в чугуне шаровидного графита. При содержании в модификаторе менее 6Х магния и менее

0,1Х РЗМ в толстостенных массивных отливках формируется пластинчатый графит, При .содержании в модификаторе более 9% магния и более 4Х РЗМ в структуре чугуна появляются карбиды, снижающие механические свойства

O TJIHBOK

Такие легирующие элементы в составе модификатора, как медь в количестве 10-50% цирконий в количестве

0,1-20Х, молибден в количестве 0,110%, сурьма в количестве 0,1-SX являются элементами, способствующими перлитизации металлической основы чугуна в массивных отливках. При содержании в модификаторе менее lOX меди и менее по 0,17 циркония, молибдена и сурьмы их действие на перлити. зацию чугуна в массивных отливках не проявляется, в структуре чугуна образуется значительное количество феррита. При содержании в модификаторе более 20Х циркония, более 10% молибдена и более 5Х сурьмы в структуре

1366

545 мас.%: углерод 3,6, кремний 1,6, марганец 0,6, хром О, 1% фосфор 0,03, сера 0,03.

Исходный чугун выплавляли в дуговойй эл ек тр оп ечи ДСП-О, 5 .

Температура чугуна при модифицированин со тавляла 1400-1420 С. Модифицирование осуществляли путем погружения модификатора на дно ковша и последующей заливкой чугуна, Количество вводимого модификатора составляло " 1 5% от массы жидкого чугуна.

Для исследования структуры и свойств модифицированного чугуна заливали массивные пробы размером

150«150«200 мм и размером 250 «250 "

«300 мм. Механические свойства и структуру чугуна определяли на стандартных образцах, вырезанных из середины отлитых проб.

Механические свойства и микроструктура модифицированных чугунов приведены в табл,2.

Выплавлены и испытаны модификаторы с различным соотношением компонентов предлагаемого состава, а также состав 9 (известный).

При содержании в составе модификатора элементов, соответствующих предлагаемому составу (составы 1-3) структура чугуна в массивных отливках-пробах соответствует перлитоферритной с незначительным количеством феррита (4-8%) и повьппенными механическими свойствами. При выходе содержания компонентов модификатора за верхние и нижние пределы (составы

4, 5, 6, 7 ) структура модифицированного чугуна изменяется: увеличивается количество феррита, появляется цементит. Соответственно изменяется содержание перлита, меняются механические свойства чугуна.

I

При наличии в составе модификатора алюминия, олова, углерода (состав 8) количество феррита в структуре увеличивается, соответственно

2,8

5,2

Использование предлагаемого состава чугуна показало эффективность ввода в состав модификатора бора, азота и марганца при получении в литом состоянии массивных отливок с толщиной стенок 150 мм и более на

55 повышение перлитизации структуры и сохранение высоких физико-механических свойств чугуна. чугуна появляются карбиды, резко снижающие его механические свойства, Ввод в состав модификатора более

50% меди является экономически неце5 лесообразным, Пример. Выплавку предлагаемого модификатора проводили в индукционной печи МГП-102 емкостью 100 кг.

В качестве шихтовых материалов использовали ферросилиций ФС75 силикокальций СКЗО, ферросилиций с Р3М ФС

ЗОРЗМЗО, силикобарий с 40Х бария, силикоцирконий с 50Х циркония, ферромарганец ФМп75, ферромолибден ФМо60 15 с 60% молибдена, медь Мм, сурьма

СуОО с 98,8Х сурьмы, ферробор ФБО с

20% В, азотистый ферромарганец с 14Х азота, металлический магний, Загрузку шихтовых материалов проводили в следующей последовательности: на дно печи загружали ферросилиций, силикокальций, силикоцирконий, ферромарга-нец, ферромолибден, медь, ферробор.

Затем после расплавления с целью 25 уменьшения угара присаживали в печь силикобарий, ферросилиций с РЗМ, сурьму и азотистый марганец, В последнюю очередь после расплавления всех шихтовых материалов принудитель- 30 но вводили на штанге металлический магний, Состав шихты (на 100 кг плавки ), кг:

Ферросилиций

ФС75 8

Силикокальций СКЗО 7

Силикобарий 6

Ферросилиций с РИЗ ФСЗО

РЗМЗО 7

Силикоцирконий 10

Ферромарганец 45

МФМп75 14

Ферр омолибден ФМо60

Медь М4

Сурьма Су00 50 уменьшается колнчеcTBQ перлнта, Ферробор ФБО

Азотистый

1 ферромарганец 1,5

Металлический магний 9,5

С ос та вы выплавл е нных моди фи к а торов представлены в табл.1, Проверку эффективности модификатора проводили на составе чугуна, содержащем, 1366545

6-9

0,1-4

0,1 — 4

Таелнца I

Состав

Содерманме комлонентов модн4мкатора, мас.2

Са Ва РЗМ Cu M» Zr Ио. Sb, В Н

1 6,0

2 7,5

3 9>0

4 8,0

4,0

01 40 10 I

20 0,1

50 01 10 15

2>5 1>0 0 1 10

О,! 4 ° 0 3,0 1,0

2 5 4,5 3 5 10

Остальное

2 0 . 2,0 2,0 20 10

5 5,0

4,0 О ° I 50 20 О, I 10

0,1

2,5

2 ° О 3,0 10 21

15 0,5

5 7,0 2 0! ° 5 0>5 15 0 5 10 0 3 0>5 0 05 О 05 10

6 5>0 0>05 0>05 0>05 9 10 0>05 0>05 0>05 0>05 0>05 О ° 5

50 50 51 IO 21 11

2,0 1,5 20 20 15 5,0

7 10 5,0 о

6,0 4>5 3,6 16

2,0 1,0 1,0 5

8 7,0

2,0

° >

2,0

8,0 4,0 30

2,0 5

8 2,5

° >

9 7,5

8,0

l,5

Таблица 2

Механические свойства модифицированного чугуна

Структура чугуна

Состав испытываемых модификаторов

О тно си тельТвердость, НВ

Предел прочности, МПа ное удлинеHH>". р %

Пробы размером 150! 150х200 мм

786

3,4

289

3,6

788

3,6

792

281

3,8

800

3,4

796

285

794

1,6

320

728

1,4

Формула изобретения

Модификатор преимущественно для отливок из чугуна, содержащий магний, кальций, барий, редкоземельные металлы, медь, цирконий, молибден, сурьму, кремний и железо, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения перлитизации металлической основы в литом состоянии и сохране- 10 ния высоких механических свойств чугуна в крупногабаритных массивных отливках с толщиной стенок 150 мм и более, он дополнительно содержит марганец, бор и азот при следующем соот- 15 ношении компонентов, мас.Х:

Магний

Кальций

Барий

Редкоземельные металлы

Медь

Цирконий

Молибден

Сурьма

Железо

Марганец

Бор

Азот

Кремний

0,1 — 4

10 — 50

0,1- 20

0,1-10

0,1 — 5

1 - 15

1 — 20

0,1 — 4

-3

Остальное

Перлито-ферритная, феррита до 6%

Перлито-ферритная, феррита до 8Х

Перлито-ферритная, феррита до 6Х

Перлито-ферритная, феррита до 4%, цементита до 8Х

1366545

Состав

Структура чугуна

ОтносительПредел прочности, ИПа

Твердость, НВ ное удлинение, Х

268

3,2

Перлито-ферритная, феррита до lOX

700

716

3,2

3,4

Феррито-перлитная, 450 феррита до 50Х

239

3,6

480

1,4

Перлито-ферритная, 726 феррита до 4Х

310

1,8

720 цементита до 10Х

3,0

700

269

3,2

710

255

3,2

686

690

3,0

Перлито-ферритная, феррита до 10Х

3,2. 720

277

3,0

708

Перлито-ферритная, 724

3,0

271

3,0

730

3,0

706

718

2,8

274

686

1,8

310

2,0

680

670

2,4

262

Перлито-ферритная, 678

2,6

440

239

460

3,4 испытываемых.модифика оров

Механические свойства модифицированного чугуна

Пробы размером 250 250 300 мм

Пр одолжени е табл . 2

Перлито-ферритная, феррита до 12Х

Перлито-ферритная, феррита до ЗОХ феррита до 15Х

Перлито-ферритная, феррита до 12Х

Перлито-ферритная, феррита до 4Х, цементита до 6% феррита до 15Х

Перлито-ферритная, феррита до 50Х

1366545

Продолжение табл. 2

Структура чугуна

Относительвердость, НВ ное удлинение, Х чносИПа Ф 726

1,4

310

Перлито-ферритная, феррита до 5Х, 724

1,2 цементита до 8%

Перлито-ферритная, 680

2,8

261

690

3,0

648

2,6

244

636

2,4

Со стави тель А, Бар мы ко в

Редактор М,Недолуженко Техред М.Дрык Корректор Л.Пилипенко

Тираж 593 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская нао,; д.4/5

Заказ 6777/24

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул,Проектная,4

Состав ислытываемых модифика- . торов

Механические свойства модифицированного чугуна феррита до 15%

Перлито-ферритная, феррита до 40Х