SU1668452A1 - Модификатор дл чугуна - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к модификаторам дл  чугуна. Целью изобретени   вл етс  снижение пироэффекта при обработке, повышение срока годности модификатора, степени усвоени  компонентов расплавом, кавитационно-эрозионной стойкости и гидроплотности чугуна. Модификатор содержит, мас.%: магний 1 - 4, кальций 1 - 3, барий 1 - 3, РЗМ 1 - 10, медь 1 - 15, марганец 1 - 10, углерод 0,5 - 3,0, цирконий 0,5 - 5,0, кремний 35 - 50, железо остальное. Модифицирование доэвтектического кремниймарганцового чугуна предлагаемым модификатором позволило на 2 - 12% повысить кавитационно-эрозионную стойкость и до 430 - 457 МПа гидроплотность чугуна, при этом степень усвоени  магни  и РЗМ расплавом увеличилась до 80 - 85%. 2 табл.

Description

Изобретение относитс  к литейному производству, а именно к модификаторам дл  производства высокопрочного чугуна, преимущественно при получении отливок деталей гидросистем высокого давлени .

Цель изобретени  - снижение пироэффекта при обработке, повышение срока годности модификатора, степени усвоени  компонентов расплавом, кавитационно- эрозионной стойкости и гидроплотности чугуна .

Оценку эффективности модификаторов провод т в серии экспериментальных плавок в металлургической лаборатории. В качестве шихтовых материалов используют следующие сплавы и чистые компоненты: металлический гранулированный магний, силикокальций СК-30, силикобарий ФС55 Ба32. силикостронций ССтЗО, металлический чушковый алюминий, лигатура, ФСЗОРЗМЗОА, катодна  медь, металлический марганец, ферросиликоцирконий ФСЦр50, ферросилиций ФС75. Модификаторы выплавл ют в графитовом тигле емкостью 500 г. помещенном в заключенный индуктор установки ЛПЗ-63.

Дл  предотвращени  угара компонентов с момента включени  индуктора до момента затвердевани  модификатора в тигель подают аргон. По охлаждении тигл  полученный слиток выбивают и дроб т до фракции 1-10 мм.

Базовый чугун состава, мас.%: углерод 3,5-3,7; кремний 1,5-1,7; марганец 0,5-0,7; фосфор 0,1; хром 0,1 и сера 0,04-0,05 выплавл ют в индукционной печи емкостью 60 кг с кислой футеровкой. Обработанным металлом заливают соответствующие образО

о

00

сл ю

цы, от каждого из которых отбирают пробы нэ химанализ. Расход модификаторов составл ет 2,2% от массы обрабатываемого металла. Температура обработки 1400°С.

Кавитационно-эрозионную стойкость чугуна определ ют путем помещени  образца чугуна в кавитирующий поток минерального масла при давлении 30 МПа ишремени испытани  4 ч. Износ определ ют как потерю массы по отношению к первоначальной и выражают в процентах, причем износ образца , изготовленного из чугуна, обработанного известным модификатором, вз т за 100%.

Гидроплотность чугуна определ ют по общеприн той методике - одностороннему нагружению чашевидного образца с толщиной рабочей части 0,8 мм маслом под давлением до 60 МПа. Порог гидроплотности исчисл ют по моменту разрушени  образца и выражают в мегапаскал х (давление мзс- ла в момент разрушени ).

Степень усвоени  модификатора определ ют как отношение количества усвоив- шейс  суммы магни  и РЗМ к введенной, так как усвоение суммы магни  и РЗМ с достаточной степенью характеризует стабильность и качество процесса модифицировани .

Различие в сроке годности модификаторов определ ют по их склонности к саморассыпанию следующим образом: по 1 кг каждого модификатора фраки/ли 1-10 мм хран т в течение 120 сут на открытой площадке , после чего определ ют количество образовавшейс  пыли, не пригодной к употреблению (фракци  менее 1 мм), которое выражали в процентах по отношению к количеству пыли, образовавшейс  у известного модификатора, прин тому за 100%.

Пироэффект определ ют визуально по силе свечени  и количеству дымовыделе- ний.

Данные по составам испытанных модификаторов и свойствам модификатора и чугуна сведены в табл.1 и 2.

Введение в состав модификатора циркони  обуславливает измельчение включений графита, повышение разобщенности графитовых включений в структуре чугуна, а также предотвращает образование хрупких фаз на границах зерен, либо вызывает их глобул ризацию, что способствует повышению КЭС и гмдроплотности, характер разру- шени  при которых имеет вид выкрашивани  отдельных зерен металла, разрывов межзеренных св зей. Явл  сь активным десульфуратом и дегазатором цирконий частично замен ет магний, что позвол ет понизить содержание последнего , обеспечив тем самым повышение степени усвоени  модификатора при одновременном снижении пироэффекта. Опытным путем установлено, что добавка циркони  в

марганецсодержащие модификаторы в значительной степени подавл ет процесс саморассыпани  частиц сплава, что значительно .увеличивает срок годности модификатора к использованию.

0 Добавка циркони  менее 0,5% не оказывает положительного вли ни  на свойства модификатора, а свыше 5,0% цирконий начинает ферритизировзть чугун, что снижает КЭС и гидроплотность.

5Медь v, марганец способствуют перлмтизации металлической основы чугуна, что повышает его эксплуатационные характеристики , ут жел ют модификатор и снижают температуру его плавлени , что повышает

0 степень усвоени  модификатора и способствует снижению пирозффекта.

Менее 1 % медь и марганец свое вли ние не про вл ют, а добавки свыше 15% меди и 10% марганца не выгодны экономи5 чески и усложн ют выплавку модификатора. Основное назначение кальци  и бари  традиционно - раскисление и дегазаци  чугуна , снижение его склонности к отбелу, что обеспечивает получение качественных от0 ливок с высокими рабочими свойствами. Менее 1 % указанные элементы воздействи  на чугун не оказывают, а свыше 3% снижаетс  степень усвоени  модификатора, в результате ошлаковывани  его частиц при

5 модифицировании.

Углерод в количестве 0,5-3.0%  вл етс  неизбежной технологической примесью, так как выплавка модификатора наиболее целесообразна в графитовых тигл х, однако

0 присутствие углерода снижает температуру плавлени  сплава, что повышает степень его усвоени , Указанное воздействие позвол ет включить углерод в предлагаемый состав . Пределы его содержани  св заны с

5 растворимостью в сплаве и определены экспериментально .

Магний и редкоземельные металлы (РЗМ)  вл ютс  глсбул ризирующими компонентами модификатора, обеспечивающи0 ми получение графита вермикул рной и шаровидной формы, что резко повышает КЭС и гидроплотность, а замена части магни  на РЗМ повышает степень усвоени  модификатора и снижает пирозффект.

5 Содержание РЗМ л магни  менее 1 % не обеспечивает надежного получени  компактных форм графита, а свыше 4% магни  и 10% РЗМ повышаетс  склонность чугуна к отбелу, что снижает эксплуатационные качества металла.

Кремний  вл етс  основой модификатора , в нем растворены все щелочноземельные и редкоземельные металлы. Кремний играет роль основного графитизатора. Менее 35% графитизирующий потенциал модификатора недостаточен, а свыше 50% значительно падает удельный вес модификатора и повышаетс  его температура плавлени , что снижает степень усвоени  и усиливает пироэффект.

Железо  вл етс  балластом и способствует ут желению модификатора, Вноситс  в сплав, как составл юща  шихтовых ферросплавов .

Таким образом, как вытекает из данных, представленных в табл.2. предлагаемый модификатор позвол ет существенно снизить пироэффект при обработке, повысить срок годности модификатора за счет снижени  склонности к сзморассыпанию, повысить степень усвоени  компонентов расплавом, кавитационно-эрозионную стойкость и гидроплотность чугуна.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Модификатор дл  чугуна, содержащий магний, кальций, барий, редкоземельные металлы, медь, марганец, углерод, кремний и железо, отличающийс  тем, что, с целью снижени  пироэффекта при обработке , повышени  срока годности модификато- ра, степени усвоени  компонентов расплавом, кавитационно-эрозионной стойкости и гидроплотности чугуна, он дополнительно содержит цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.%: Магний1-4

   Кальций1-3

   Барий1-3

   Редкоземельные металлы1-10

   Медь1-15

   Марганец1-10

   Углерод0,5-3,0

   Цирконий0,5-5,0

   Кремний35-50

   ЖелезоОстальное

   Таблица 1

   Таблица 2