RU2631930C1 - Modifier - Google Patents
Modifier Download PDFInfo
- Publication number
- RU2631930C1 RU2631930C1 RU2016111909A RU2016111909A RU2631930C1 RU 2631930 C1 RU2631930 C1 RU 2631930C1 RU 2016111909 A RU2016111909 A RU 2016111909A RU 2016111909 A RU2016111909 A RU 2016111909A RU 2631930 C1 RU2631930 C1 RU 2631930C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- modifier
- cast iron
- aluminum
- melt
- increase
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для модифицирования отливок из ковкого чугунаThe invention relates to metallurgy and can be used to modify malleable iron castings
Известен модификатор для чугуна и графитизированной стали [SU №1148888 от 07.04.1985], содержащий масс. %:Known modifier for cast iron and graphitized steel [SU No. 1148888 from 04/07/1985], containing mass. %:
Модифицирующее воздействие составляющих такого модификатора объясняется преобладающей ролью образующихся гетерофазных зародышей графита, что обусловливает существование определенного лимита времени графитизации. Вследствие этого в период первичной кристаллизации чугуна наблюдаются выделения свободного углерода (отсера) в массивных сечениях отливок, что снижает прочностные свойства сплава.The modifying effect of the components of such a modifier is explained by the predominant role of the formed heterophase graphite nuclei, which determines the existence of a certain time limit for graphitization. As a result of this, during the period of primary crystallization of cast iron, emissions of free carbon (sinter) are observed in massive sections of the castings, which reduces the strength properties of the alloy.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является модификатор ковкого чугуна, содержащий смесь частиц 15-30 вес. % карбида бора и 70-85 вес. % карбида кремния [SU №616325 от 25.07.1978].The closest technical solution to the present invention is a ductile iron modifier containing a mixture of particles of 15-30 weight. % boron carbide and 70-85 weight. % silicon carbide [SU No. 616325 of 07.25.1978].
Основными недостатками его применения являются плохое смачивание частиц расплавом и их быстрое окисление, обусловливающие плохую усваиваемость их расплавом и пониженную, вследствие этого, модифицирующую способность, приводящие к незначительному повышению прочности и пластичности отливок из чугуна.The main disadvantages of its use are the poor wetting of the particles by the melt and their rapid oxidation, which lead to poor assimilation of their particles by the melt and reduced, therefore, modifying ability, leading to a slight increase in the strength and ductility of castings from cast iron.
Задачей изобретения является усиление модифицирующего эффекта и повышение механических свойств отливок из чугуна. К числу наиболее активных элементов в малых количествах, интенсифицирующих протекание процесса графитизации, в первую очередь относят алюминий и бор, вводимые в расплав совместно с кремнием и графитом [Гольдштейн Я.Е., Мизин В.Е. Инокулирование железоуглеродистых расплавов. М.: Металлургия, 1993. - С. 309-310]. Внесение в расплав указанных выше добавок, изменяя такие условия кристаллизации как температура переохлаждения расплава, число центров зародышеобразования, характер строения розетки графита, позволяет влиять на микроструктуру и служебно-важные характеристики чугуна.The objective of the invention is to enhance the modifying effect and increase the mechanical properties of castings from cast iron. The most active elements in small quantities, intensifying the course of the graphitization process, primarily include aluminum and boron introduced into the melt together with silicon and graphite [Goldstein Y.E., Mizin V.E. Inoculation of iron-carbon melts. M .: Metallurgy, 1993. - S. 309-310]. The introduction of the above additives into the melt, changing such crystallization conditions as the melt supercooling temperature, the number of nucleation centers, the nature of the structure of the graphite rosette, allows one to influence the microstructure and service-important characteristics of cast iron.
Технический результат поставленной задачи достигается тем, что предложенный модификатор ковкого чугуна, содержащий смесь порошков карбида кремния и карбида бора, дополнительно содержит алюминий при следующем соотношении компонентов, масс. %:The technical result of the task is achieved in that the proposed malleable cast iron modifier containing a mixture of powders of silicon carbide and boron carbide, additionally contains aluminum in the following ratio of components, mass. %:
Введение карбида кремния в состав смеси обусловлено его способностью создавать модифицирующий эффект, который выражается в малом переохлаждении жидкого чугуна при большом числе образующихся зерен в уменьшенном объеме, снижать силовое взаимодействие затвердевающей отливки с литейной формой, усадку сплава при кристаллизации и увеличивать сопротивляемость образованию горячих кристаллизационных трещин, что приводит к снижению уровня термических напряжений в отливках и повышению механических свойств чугуна. При концентрации в модификаторе карбида кремния до 30% литейные свойства модифицированного чугуна недостаточны, а при увеличении содержания карбида кремния более 40% снижается стабильность процесса модифицирования и технологических свойств.The introduction of silicon carbide in the composition of the mixture is due to its ability to create a modifying effect, which is manifested in a small supercooling of liquid cast iron with a large number of generated grains in a reduced volume, to reduce the force interaction of the hardened castings with the casting mold, shrinkage of the alloy during crystallization, and increase the resistance to the formation of hot crystallization cracks, which leads to a decrease in the level of thermal stresses in castings and an increase in the mechanical properties of cast iron. When the concentration of silicon carbide in the modifier is up to 30%, the casting properties of modified cast iron are insufficient, and with an increase in the content of silicon carbide over 40%, the stability of the modification process and technological properties are reduced.
Карбид бора усиливает модифицирующий эффект, интенсифицирует графитообразование и улучшает распределение включений графита. При содержании карбида бора менее 30% повышение модифицирующего эффекта незначительно. При увеличении его количества свыше 50% модифицирующий эффект снижается, а твердость матрицы повышается, что ухудшает механические свойства ковкого чугуна.Boron carbide enhances the modifying effect, intensifies graphite formation and improves the distribution of graphite inclusions. When the content of boron carbide is less than 30%, the increase in the modifying effect is negligible. With an increase in its amount over 50%, the modifying effect decreases, and the hardness of the matrix increases, which affects the mechanical properties of malleable cast iron.
Алюминий – сильный восстановитель сплавов на основе железа и является наиболее активным графитизатором. Дополнительный ввод алюминия в модификатор усиливает инокулирующее действие благодаря увеличению количества окислов и нитридов алюминия, являющихся активными центрами кристаллизации. При модифицировании непосредственно в разливочном ковше протекает алюминокарботермический процесс, сопровождающийся выделением значительного количества тепла. Образовавшиеся газообразные продукты алюминокарботермических реакций барботируют через расплав, повышая степень его перемешивания, равномерность распределения легирующих частиц по объему расплава, что позволяет получить в микроструктуре чугуна однородную перлитно-ферритную матрицу без структурно-свободного цемента с равномерным распределением твердости в различных сечениях отливок. Вместе с этим обогащение расплава алюминием повышает живучесть модифицирующего воздействия модификатора. При содержании алюминия менее 20 мас.% инокулирующее действие модификатора является недостаточным, поскольку он оказывает незначительное влияние на микроструктуру чугуна. При увеличении его количества более 30 мас. % ухудшается форма графита в отливках, возможно образование «отсера», появляются плены, которые снижают механические свойства чугуна.Aluminum is a strong reducing agent for iron-based alloys and is the most active graphitizer. An additional introduction of aluminum into the modifier enhances the inoculant effect due to an increase in the number of aluminum oxides and nitrides, which are active centers of crystallization. Upon modification, an aluminocarbothermic process proceeds directly in the casting ladle, accompanied by the release of a significant amount of heat. The resulting gaseous products of aluminocarbothermic reactions sparge through the melt, increasing its degree of mixing, uniform distribution of alloying particles over the melt volume, which makes it possible to obtain a uniform pearlite-ferrite matrix in cast iron microstructure without structurally free cement with a uniform distribution of hardness in different sections of the castings. Along with this, the enrichment of the melt with aluminum increases the survivability of the modifying effect of the modifier. When the aluminum content is less than 20 wt.%, The inoculating effect of the modifier is insufficient, since it has a negligible effect on the microstructure of cast iron. With an increase in its amount more than 30 wt. % the shape of graphite in castings worsens, the formation of “sinter” is possible, captures appear that reduce the mechanical properties of cast iron.
При растворении такого модификатора в микрообъемах расплава создаются локальные пересыщения углеродом, кремнием, бором, алюминием, сохраняющиеся и при кристаллизации, что предотвращает «отсер» в массивных частях отливок.When such a modifier is dissolved in the microvolumes of the melt, local supersaturations with carbon, silicon, boron, and aluminum are created, which are retained during crystallization, which prevents “blocking” in massive parts of the castings.
Термическая обработка такого модифицированного чугуна протекает значительно быстрее, так как наряду с образованием гетерофазных центров графитизации резко возрастает и диффузия углерода в чугуне. Кроме того, локальное пересыщение γ - Fe способствует увеличению скорости распада аустенита на феррит и графит при проведении второй стадии графитизации. Вместе с этим локальное пересыщение аустенита одновременно углеродом, кремнием, бором и алюминием при введении их в жидкий металл благоприятно влияют так же на форму и размеры включений углерода отжига, что является причиной повышения прочностных свойств ковкого чугуна и одновременно сокращает время графитизации.The heat treatment of such modified cast iron proceeds much faster, since along with the formation of heterophase graphitization centers, the diffusion of carbon in cast iron also increases sharply. In addition, local supersaturation of γ - Fe contributes to an increase in the rate of decomposition of austenite into ferrite and graphite during the second stage of graphitization. At the same time, the local supersaturation of austenite with carbon, silicon, boron and aluminum simultaneously, when introduced into the liquid metal, favorably affects the shape and size of annealing carbon inclusions, which causes an increase in the strength properties of ductile iron and at the same time reduces the graphitization time.
Модификатор готовят методом прессования смеси порошков в брикет при давлении 500-700 МПа. В качестве компонентов используют порошки: карбида кремния (ГОСТ 3647-71), карбида бора (ГОСТ 5744-85), алюминия марки ПА-4 (ГОСТ 5494-95).The modifier is prepared by pressing a mixture of powders into a briquette at a pressure of 500-700 MPa. The components used are powders: silicon carbide (GOST 3647-71), boron carbide (GOST 5744-85), aluminum grade PA-4 (GOST 5494-95).
Плавку исходного чугуна проводят в индукционной печи с основной футеровкой. Модифицирование осуществляют в разливочном ковше при температуре расплава 1380-1420°С. Модификатор вводят в количестве 0,02-0,05% от массы отливки на дно разогретого до 500-600°С ковша. Чугун подвергают графитизирующему отжигу по режиму: нагрев до 950°С, выдержка 16 часов, охлаждение с печью до 670°С и охлаждение на воздухе.Melting of the source iron is carried out in an induction furnace with a main lining. The modification is carried out in a casting ladle at a melt temperature of 1380-1420 ° C. The modifier is introduced in an amount of 0.02-0.05% by weight of the casting to the bottom of the ladle heated to 500-600 ° C. Cast iron is subjected to graphitizing annealing according to the regime: heating to 950 ° C, holding for 16 hours, cooling with an oven to 670 ° C and cooling in air.
Пример. Предложенный модификатор опробовали при изготовлении отливок из чугуна химического состава, масс. %: углерод 2,81; кремний 1,28; марганец 0,42; хром 0,1; сера 0,08; фосфор 0,04 и железо остальное.Example. The proposed modifier was tested in the manufacture of castings of cast iron chemical composition, mass. %: carbon 2.81; silicon 1.28; manganese 0.42; chrome 0.1; sulfur 0.08; phosphorus 0.04 and the rest iron.
Для проведения сравнительных испытаний изготовили 1 состав известного модификатора, 3 состава предложенных концентраций для нижнего, среднего и верхнего уровней содержания компонентов и 2 состава запредельных соотношений. Расход модификатора в опытных плавках составил 0,03% от массы обрабатываемого расплава. Модифицирующий эффект определяли по количеству крупных включений графита, образующихся в период вторичной кристаллизации.To conduct comparative tests, 1 composition of the known modifier was made, 3 compositions of the proposed concentrations for the lower, middle and upper levels of the content of components and 2 composition of transcendental ratios. The modifier consumption in the experimental melts was 0.03% of the mass of the processed melt. The modifying effect was determined by the number of large graphite inclusions formed during the period of secondary crystallization.
Химические составы модификаторов приведены в табл. 1.The chemical compositions of the modifiers are given in table. one.
Свойства сплавов, полученных при вводе модификаторов, приведены в табл. 2.The properties of the alloys obtained by introducing modifiers are given in table. 2.
Как видно из таблицы, наилучшими свойствами обладают сплавы, полученные при использовании модификаторов 2, 3 и 4 составов.As can be seen from the table, the best properties are possessed by alloys obtained using modifiers 2, 3 and 4 of the compositions.
Ввод в расплав модификаторов данных составов приводит к усилению модифицирующего эффекта на 40-70%, повышению предела прочности при растяжении ковкого чугуна на 50-80 МПа, относительного удлинения на 3-7%.The introduction of modifiers of these compositions into the melt leads to an increase in the modifying effect by 40-70%, an increase in the tensile strength of ductile iron by 50-80 MPa, and relative elongation by 3-7%.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016111909A RU2631930C1 (en) | 2016-03-29 | 2016-03-29 | Modifier |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016111909A RU2631930C1 (en) | 2016-03-29 | 2016-03-29 | Modifier |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2631930C1 true RU2631930C1 (en) | 2017-09-28 |
Family
ID=60040577
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016111909A RU2631930C1 (en) | 2016-03-29 | 2016-03-29 | Modifier |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2631930C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU616325A1 (en) * | 1975-06-02 | 1978-07-25 | Предприятие П/Я Р-6205 | Malleable iron inoculant |
JPS5538976A (en) * | 1978-09-13 | 1980-03-18 | Nippon Rutsubo Kk | Recarburizer for iron manufacture and steel making |
US4581068A (en) * | 1985-05-06 | 1986-04-08 | Frank & Schulte Gmbh | Shaped body for feeding cupola furnaces |
RU2219249C1 (en) * | 2002-06-17 | 2003-12-20 | Открытое акционерное общество "Северсталь" | Off-furnace steel treatment in ladle |
RU2380428C2 (en) * | 2006-11-07 | 2010-01-27 | Владимир Николаевич Смакота | Carburiser |
-
2016
- 2016-03-29 RU RU2016111909A patent/RU2631930C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU616325A1 (en) * | 1975-06-02 | 1978-07-25 | Предприятие П/Я Р-6205 | Malleable iron inoculant |
JPS5538976A (en) * | 1978-09-13 | 1980-03-18 | Nippon Rutsubo Kk | Recarburizer for iron manufacture and steel making |
US4581068A (en) * | 1985-05-06 | 1986-04-08 | Frank & Schulte Gmbh | Shaped body for feeding cupola furnaces |
RU2219249C1 (en) * | 2002-06-17 | 2003-12-20 | Открытое акционерное общество "Северсталь" | Off-furnace steel treatment in ladle |
RU2380428C2 (en) * | 2006-11-07 | 2010-01-27 | Владимир Николаевич Смакота | Carburiser |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110295312A (en) | A kind of low-temperature ball spheroidal graphite cast iron and its production technology and application | |
CN104357736A (en) | Vanadium-titanium vermicular cast iron | |
CN110295265B (en) | Austempered ductile iron and preparation method and application thereof | |
RU2395366C1 (en) | Procedure for production of casts out of alloyed iron | |
Basso et al. | Development of high silicon dual phase austempered ductile iron | |
CN108203786B (en) | Silicon solid solution high-strength plastic ferrite nodular cast iron, manufacturing method and railway locomotive part | |
CN112210708B (en) | Nodular cast iron and method for preparing nodular cast iron by using lost foam | |
RU2631930C1 (en) | Modifier | |
RU2401316C1 (en) | Wear-resistant cast iron | |
US10844450B2 (en) | Black heart malleable cast iron and manufacturing method thereof | |
RU2513363C1 (en) | High-strength antifriction iron | |
Koch et al. | Inoculation of grey and ductile iron | |
Upadhyaya et al. | Effect of some inoculants on the structure and properties of thin wall ductile iron | |
RU2581542C1 (en) | High-strength antifriction iron | |
RU2620206C2 (en) | Graphitizing modification method of iron | |
JP2015183198A (en) | Spheroidal graphite cast iron and manufacturing method of spheroidal graphite cast iron | |
RU2583225C1 (en) | High-strength cold-resistant cast iron | |
RU2449043C2 (en) | Method for cast iron heat treatment with spherical graphite | |
CN108950371A (en) | High-performance nodular cast iron and its production method | |
RU2618294C1 (en) | Procedure for melting synthetical nodular cast iron in induction furnaces | |
RU2509159C1 (en) | Making of cold-resistant cast iron | |
RU2615409C2 (en) | High-strength antifriction cast iron | |
RU2588965C1 (en) | Method for modification of cast iron | |
RU2795068C1 (en) | Complex alloy for microalloying and deoxidation of steel based on iron | |
RU2040575C1 (en) | Modifying agent for cast iron |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210330 |