SU1239162A1 - Модифицирующа смесь - Google Patents

Description

1

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

Цель изобретени  - повышение сте- пени усвоени  магни  механических свойств отливок и износостойкости в агрессивных средах.

Предлагаема  модифицирующа  смесь содержит магний, графит, ферросилиций гидрид кальци  и борный ангидрид при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Магний12-17

Графит15-28

Гидрид кальци  9-14 Борный ангидрид 12-17 . Ферросилиций .Остальное При содержании в смеси магни  ниже 12 мас.% не достигаетс  требуемый эффект модифицировани , поскольку из-за частичной потери магни  на реакцию взаимодействи  с серой, кислородом и борным ангидридом его остаточное содержание в чугуне оказы- ваетс  недостаточным дл  обеспечени  высокой степени сфероидизации графитовых включений. Обработка чугуна модифицирующей смесью с содержанием магни  вьаие 17 мас.%- характеризуетс  ско ротечностью процесса модифицирован-и  как следствие, сопровождаетс  большим пироэффектом, нестабильностью получаемых результатов по структуре и свойствам чугуна.

Ввод графита в расплав увеличивает число готовых центров кристаллизации при его затведевании, что способствует повышению гомогенности . структуры отливки. Верхний предел содержани  графита в модификаторе 28 мас.% соответствует максимальному пределу содержани  магни , а нижний предел 15 мас.% - минимальному со- держанию магни  в смеси. Содержание графита в модификаторе вьше 28 мас.% снижает прочностные характеристики чугуна. Обработка чугуна модификатором С содержанием графита, менее 15 мас.% сопровождаетс  большим пироэффектом , усвоение магни  при этом незначительно,

Дополнительное введение в состав модифицирующей смеси борного ангидрида и гидрида кальци  способствует легированию ее бором за счет протекани  металлотермической реакции

0 5 о

5

О

5

0

5

162-

8,20,,+ ЗСаН2 ЗСаО+2В + 6н1 и частичного восстановлени  борного ангидрида магнием

Bj:) 3Mg 3MgO + 2В

Атомы бора- микролегируют чугун, повьпиа  прочностные и эксплуатационные характеристики чугунных отливок и измельчают при этом включени  графита . Введение в состав смеси борного ангидрида сверх 17 мас.% и гидрида кальци  сверх 14 мас. ухудшает прочностные характеристики сплава. Нижний предел борного ангидрида 12 мас.% и гидрида кальци  8 мае.% примен ет-j с  дл  более полного восстановлени  борного ангидрида гидридом кальци  и объ сн етс  вли нием бора на эффект микролегировани  дл  получени  необходимой структуры и повышенных прочностных характеристик.

Избыточный кальций понижает термодинамическую активность углерода и увели1 ивает его. растворение в железе,  вл  с:ь сильнейшим раскислителем и десул1,фуратором, кальций способствует зарождению графитовой фазы при первичной кристаллизации чугуна, так как образовавшийс  карбид кальци   вл етс  центром кристаллизации при росте графита. Введение в модифицирующую смесь гидрида кальци  сверх 15 мас,% снижает прочность чугуна .а большого содержани  кальци  (сверх 0,085 мас.%) в выплавл е- мом чугуне, введение гидрида кальци  менее 8 мас.%  вл етс  недостаточным дл  полного восстановлени  борного ангидрида и не оказывает положительного вли ни  на зарождение графитовой фазы .и на более полное протекание процесса ; есульфу- рации.

Дл  определени  оптимального состава модифицирующей смеси исследуют степень усвоени  магни  и бора, содержание цементита в структуре чугуна и определ ют его механические свойства.

Исходный чугун выплавл ют в индукционной печи. Его химический состав, мае,%:

Углерод3,1-3,5

Кремний . 1,85-2,0 Марганец0,6-0,7

Фосфор0,04-0,06

Сера 0,03-0,05 Выпускают чугун при 1400i-20 C в нагретые ковши емкостью 1000 кг. Мо3

днфицнрующую смесь в кусках диаметром 10-20 мм помещают на дно ковша в упакованном виде, ковш заполн ют до половины жидким металлом, а затем после взаимодействи  с модифи- пирующей смесью доливают ковш оставшимс  расплавом. Металл в ковше очищают от шлака и разливают в прел. варительно высушенные формы.Обща  длительность операции от выпуска до конца заливки 10-12 мин. Расход предлагаемого модификатора и известного одинаков и составл ет 1- 1,А% от массы жидкого металла.

Модифицирующие смеси изготовл - ют простым перемешиванием компонентов в лабораторных бегунах. Дл  изготовлени  смесей примен ют порош магни , ферросилиций ФС 75, борный ангидрид (,), порошок гидрида кальци  (СаН) и измельченный графи электродного бо .

СаН - белый кристаллический поршок , т.пл. 298 С, т.разл. 600-780°С ( ). Примен етс  СаН дл  получени  ме.таллов и гидридов из оклов ,  вл етс } очень реакционноспо- собным, легко разлагаетс ,  вл етс  сильным восстановителем.

Состав модифицирующих смесей при ден в табл. 1, а химический состав чугуна , его структура и механически свойства в табл. 2.

Составы 2-4 и 6 предлагаемые составы 1, 5 и 7 - с содержанием компонентов , выход щим за предлагаемые пределы.

После обработки модифицирующими смес ми содержание в чугуне других элементов составл ет,  ас.%:

Углерод 3,35-3,63

Кремний 1,7-2,3

Марганец 0,3-0,6

ХромДо 25

Фосфор 0,02-0,03

Сера0,01-0,02

Структуру чугуна изучают на литы заготовках диаметром 15 мм. Механические свойства определ ют на литых

5 ю

( 20

5

5

0

5

1624

сэбразцах, они  вл ютс  среднттм результатом испьп  ний З-А стандартньЕХ образцов, степень усвоени  магни  рассчитывают без учета его расхода на обессеривание чугуна.

Как видно из табл. 2, степень усвоени  магни  при модифицировании предлагаемой смесью выше на 35-40%, а наличие первичного цементита в струк-. туре не обнаружено. Снижение магни  в смеси (ниже 12 мас.%) ведет к ухудшению прочности и пластичности за счет ухудшени  формы графита и снижени  износостойкости в агрессивных средах.

Увеличение содержани  магни  (выше 17 мас.%) и снижение количества графита (ниже 15 мас.%) приводит к сильному пироэффекту и выбросам чугуна из ковша во врем  его заполнени  (составы 5 и 7), причем физико- механические и эксплуатационные свойства у этих сплавов значительно ниже, чем у сплавов, лолученных после обработки чугуна смес ми 2-4 и 6.

Таким образом, введение в состав модифицирующей смеси борного ангидрида и гидрида кальци  повышает физико- механические свойства высокопрочного чугуна в 1,1-1,3 раза, снижагет интенсивность изнашивани  в агрессивных средах чем в 2 раза.

Испытани  на износостойкость в агрессивных средах провод т на роликах диаметром 30 мм при Р 75 кгс/мм и V 0,624 см/с с угловой скоростью опережающего ролика 15,2 об/мин при комнатной температуре в парах смеси сол ной и азотной кислот (аналогичные услови  работы конической пары пр мозубых колес ) .

Технико-экономическа  эффективность от применени  предлагаемой модифицирующей смеси убуславлива- етс  повьш ением служебных свойств чугуна на 30%, снижением расхода модификатора на 20% и частичным или полным устранением термообработки.

Таблица 1

Claims (1)

1. МОДИФИЦИРУЮЩАЯ СМЕСЬ, содержащая магний, графит и ферросилиций, отличающаяся тем, что, с целью повышения степени усвоения магния, механических свойств отливок и их износостойкости в агрессивных средах, она дополнительно содержит гидрид кальция и борный ангидрид при следующем соотношении компо-

   нентов, мас.%: Магний 12-17 Графит 15- ?8 Гидрид кальция 8-14 Борный ангидрид 12-17 Ферросилиций Остальное а

   ю со со ьо