Способ получения чугуна с шаровидным графитом

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К, АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт; свид-ву (22) Заявлено 020381 (21) 3253105/22-02 t$1) М. КП. с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

С 21 С 1/10

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 230882, Бюллетень ¹ 31 ($3) УДК 621. 745. .3(088.8) Дата опублик ования описания 23.08.82 (72) Авторы изобретения

Л.Н.Балан, Г.Н.Бакакин и A.Ï.Ëþá÷åíí (71) Заявитель.(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЧУГУНА

С ШАРОВИДНЫМ ГРАФИТОМ

Изобретение относится к литейно му производству, в частности к способам получения высокопрочного чугуна, и может быть использОвано в машиностроении при литье деталей, к которым предъявляются высокие требования по механическим свойствам, например, коленчатых валов тепловозного дизеля.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ получения чугуна с шаровидным графитом, заключающийся в модифицировании расплава магнием и дополнительной его обработке иттрием или его сплавами в количестве

0,05-0,5% от массы жидкого металла.

Этот способ дает возможность получать чугун с шаровидным графитом, несмотря на присутствие в нем антиглобуляризаторов (Bi, Ti, Pb и др.) (1)

Промышленного применения этот. способ не получил, так как при таком способе происходит только восстановление шаровидной формю графита, . нарушенной действием примесей Bi, Ti

Р6 и др., т.е. иттрий в данном случае действует как реглобуляризатор.

Однако восстановления высокопрочных свойств чугуна в полной мере при этом не происходит, так как изменяется фазовый состав сплава. Иттрий образует с Bi, РЬ и др. элементами-.антиглобуляризаторами -химические соединения, присутствие которых в чугуне даже прн шаровидной форме графита приводит к понижению его механических свойств . Прн этом для модифицирования чугуна магний необходимо вводить в больших количествах, так как, во-первых усвоение его чугуном мало,и, во-вторых, для 6беспечения усвоения иттрия при дополнительной обработке чугуна расплав должен выдерживаться при высокой температуре, что неизбежно приводит к интенсивному испарению магния, количество вводимого дополнительно иттрия также велико (только 0,2% иттрия, введенного в магниевый чугун, содержащий элементы-антиглобуляриэаторы, восстанавливают шаровидную

Форму граФита). Этот способ тем более неприменим,для отливки крупногабаритных деталей, так как вследствие малой скорости охлаждения воздействие элементов-антиглобуляризаторов усиливается и, следовательно, требуется повышенное количестЗ0 во элемента-реглобуляризатора.

952967

Целью изобретения является получение чугуна с шаровидным графитом преимущественно для крупногабаритных отливок с высокими прочностными свойствами и износостойкостью в литом состоянии, при экономии 5 дефицитного магния и дорогостоящего иттрия.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу получения чугуна с шаровидным графитом, вклю- 1О чающему обработку расплава магнием и иттрием, иттрий и магний вводят в расплавленный металл в виде лигатуры при соотношении иттрия и магния 1:(1,5-3,0) в количестве 0,2- 15

0,353 от массы обрабатываемого металла при температуре 1460-1500 С.

Вводимый в составе.иттрий-магниевой лигатуры иттрий, обладая высоким сродством к кисдороду и сере, образует в чугуне тугоплавкие окислы.и сульфиды, уходящие в шлак, чему способствует барботация чугуна, вызванная введением одновременно с иттрием магния. Кроме того, иттрий, обладая хотя и ограниченной, но достаточной для микролегирования растворимостью в железе, способствует легированию металлической матрицы чугуна, повышая тем самым его механические свойства и износостойкость.

Магний, являясь более энергичным

«поверхностно-активным по отношению к графиту элементом, обеспечивает его глобуляризацию.

УказаннОе соотношение иттрия и магния в лигатуре обусловлено следующими соображениями: содержание иттрия меньше, чем при соотношении его к магнию 1:3 не оказывает заметного влияния на прочностьи износостойкость 40 чугуна, так как практически весь иттрий расходуется на рафинирование расплава, увеличивать содержание иттрия свыше соотношения 1:1,5 нецеле-. сообразно, потому что приведет к до- 45 полнительному расходу иттрия, превышение содержания магния более

1:3 практически не уменьшит пироэфМеханические свойства

Коэффициент трения

Удельный износ мг;см

Пример

Микроструктура по ГОСТ 3443-77

Пер- Целит ментит

Графит (Требования по Ту

Колодочки (вкладыша) Ролика (вала) 500 Р 1,0 2070

2550

1z2 2550 00 049 7 30 0 013

2,0 2290

570

1 (серийный) ГФ12 П85 Ц2 фекта при введении лигатуры по сравнению с чистым магнием.

Получение чугуна с шаровидным графитом обеспечивается введением лигатуры в количестве 0,2-0,35% от массы жидкого металла. Введение лигатуры в количестве менее 0,2% не оказывает положительного влияния на структуру и свойства чугуна, модифицирование расплава лигатурой в количестве больше 0,35Ъ приводит к образованию кра-. бовидных зерен графита и снижению механических параметров чугуна.

Интервал температур модифицирования составляет 1460-1500 С и обус- ° ловлен тем, что при температурах ниже

1460 С плохо усваивается иттрий, а о при температурах выше 1500 С интенсивнее выгорает магний.

Способ осуществляется следующим образом.

В цеховых условиях проводят плавки чугуна массой 3500 кг. Чугун плавят в электродуговой печи ДС-5М на шихте, состоящей из передельного чугуна марки M-1 и возврата собственного производства. Чугун из печи при температуре 1540-1560 С выпускают в ковш, скачивают шлак и при температуре 1460-1490 С переливают в герметизированный ковш, в кармане которого заранее помещается лигатура с соотношением иттрия и магния 1:2 из расчета 0,3% от массы расплавленного металла. После обработки лигатурой чугун выдерживается под слоleM шлака в течение 7-10 мин для обеспечения всплывания неметаллических включений, затем чугун переливают в разливочный ковш, в котором проводят дополнительное модифицирование ферросилицием ФС75. Заливка чугуна в формы производится при 1360 С.Из чугунов отлиты опытные партии коленча+ тых валов тепловозного дизеля 10Д100, которые установлены на тепловозы и проходят испытания.

Свойства чугуна приведены в таблице.

952967

Продолжение таблицы

Механические свойства

6, мпа ) В,% нВ,ипа

Коэффициент трения

Удельны износ мг см

Пример

Микроструктура по ГОСТ 3443-77

Графит

Пер-. лит

Це-ментит

Требования по ТУ

> 500 1,0 2070

2550

ГФ12 П70 Ц2

565

1 0 2070 0,045 4,80 0,010

3,0 2290.3

ГФ12 П85 Ц2

600

1с4 2290 00 038 3i 80 0 010

2,0 2290

П р и м е ч а н и е. Числитель — верхняя часть отливки, знаменатель нижняя °

Формула изобретения

Составитель A.Koíäðàòüåâ

Редактор Г.Волкова Техред М.Тепер Корректор H.Êîðîëü

Заказ 6217/43 Тираж 587 Подписное

ВНИИЛИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4

Применение иттрий-магниевой лигатуры хотя и требует использования при модифицировании герметизированного ковша, однакЬ значительно умен» шает пироэффект и газовыделение при открывании крышки гермоковша вследствие существенно меньшего количества магния, вводимого в составе лигатуры. Это, в первую очередь, улучшает условия труда в литейном цехе, так как уменьшается загрязнение воздуха парами магния.

Известно, что для получения шаровидной формы графита в чугун необходимо ввести 0,3-0,8% магния от мас. сы обрабатываемого металла. В предлагаемом способе количество магния, вводимого в составе лигатуры, составляет 0,15-0,25о. В известном способе иттрий вводится в количестве

0,05-0,50%,в предлагаемом способе— ,0,05 -0,14%.

Таким образом, использование иттрий-магниевой лигатуры для получения чугуна с шаровидным графитом приводит к уменьшению расхода магния в

2 раза, иттрия — в 3 раза (по верхнему пределу).

Важным преимуществом является то, что предпагаемый способ обеспечивает получение высокопрочного чугуна в крупногабаритных отливках массой до

25 500 кг. Приведенные в таблице резульаты свидетельствуют о более высоких в сравнении с магниевым чугуном механических свойствах и иэносостойкости чугунов, модифицированных иттриймагниевой лигатурой.

Способ получения чугуна с шаровидным графитом может найти широкое применение на машиностроительных предприятиях, имеющих собственное металлугическое производство.

Способ получения чугуна с шаровидным графитом, включающий обработку расплава магнием и иттрием, о т л и" ч а ю шийся тем, что, с целью получения высоких прочностных свойств и иэносостойкости в литом состоянии

45 в крупногабаритных отливках и экономии модификаторов, магний и иттрий вводят в расплавленный чугун в виде лигатуры при соотношении иттрия и магния 1:(1,5-3,0) в количестве

50 0,2-0,35% от массы обрабатываемого металла при температуре 1460-1500 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

55 Р 160194, кл. С 21 С 1/02, 1964.