SU1724715A1 - Модификатор - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к модификаторам , предназначенным дл  получени  высокопрочного чугуна, преимущественно, дл  деталей гидросистем высокого давлени . Целью изобретени   вл етс  повышение кавитационно-эрозионной стойкости чугуна , степени усвоени  и срока годности модификатора . Модификатор содержит, мас.%: магний 2,5-3,5; кальций 1-2; барий 1-2; редкоземельные металлы 1-10; медь 16-30; марганец 0,1-5; углерод 0,1-0,3; титан 0,1-10; кремний 35-50; железо остальное . Модифицирование высокопрочного доэвтектоидного чугуна позвол ет повысить его кавитационно-эрозионную стойкость на 4-6%, при этом степень усвоейи  суммы Мд и РЗМ возрастает до 80-82% и повышаетс  степень годности модификатора из-за снижени  склонности к саморассыпанию. Ё

Description

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

Известен модификатор, содержащий, мас.%: магний 6,0-9,0; кальций 0,1-4,0; барий 0,1-4,0; редкоземельные металлы 0,1- 4,0; медь 10,0-50,0; цирконий 1,0-20,0; молибден 0,1-10,0; сурьма 0,1-5,0; железо 1,0-15.0; марганец 1,0-20,0; бор 0,1-4,0; азот 0,1-3,0; кремний остальное.

Однако присутствие молибдена, стабилизирующего карбиды элементов, инициирующих образование сетки сложной эвтектики - сурьмы и бора, не позвол ет достичь высокой кавитационно-эрозионной стойкости (КЭС) чугуна, обработанного указанным модификатором. Кроме того, процесс обработки сопровождаетс 

интенсивным пироэффектом вследствие повышенного содержани  магни  в модификаторе . Степень ус.воени  известного модификатора недостаточна.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  модификатор, содержащий, мас.%: магний 1,0-4,0; кальций 1,0-3,0; барий 1,0-3,0; редкоземельные металлы 1,0- 8,0; медь 1,0-15,0; марганец 1,0-10,0; углерод 0,5-3,0; цирконий 0,5-5,0; кремний 35,0-50,0; железо остальное.

Однако вследствие недостаточного стабилизирующего потенциала известного модификатора полученный чугун имеет в структуре большое количество феррита, что преп тствует достижению высоких значений кавитационной стойкости металла. Степень усвоени  известного модификатора недостаточна. Кроме того, известные модиXJ

ГО

ь.

ел

фикаторы, как и многие сплавы, содержащие марганец, склонны к саморассыпанию при хранении в результате окислени  фосфора и выделени  ангидрида фосфора. Фосфор  вл етс  неизбежной технологической примесью большинства марганецсодержа- щих сплавов промышленной чистоты. Указанное свойство значительно сокращает срок годности известных модификаторов.

Цель изобретени  - повышение КЭС и степени усвоени  модификатора, а также увеличение срока годности модификатора.

Указанна  цель достигаетс  оптимизацией содержани  элементов в составе модификатора , а также дополнительным введением титана при следующем соотношении компонентов, мас.%: магний 2,5-3,5; кальций 1,0-2,0; барий 1,0-2,0; редкоземельные металлы 1,0-10,0; медь 16,0-30,0; марганец 0,1-5,0; углерод 0,1-0,3; титан 0,1-10,0; кремний 35,0-50,0; железо остальное .

Допускаетс  присутствие в виде примеси фосфора и алюмини  в количестве не более 2 мас.% в сумме.

Добавка титана в марганецсодержащие модификаторы в значительной степени подавл ет процесс саморассыпани  частиц модификатора, что значительно увеличивает срок его годности.

Добавка титана менее 0,1 мас.% не приводит к повышению КЭС, а более 10 мас,% снижает степень усвоени  модификатора вследствие образовани  тугоплавкой шла- ковой фазы на частицах модификатора.

Медь и марганец способствует перлити- зации металлической основы чугуна, что по- вышает его эксплуатационные характеристики, ут жел ют модификатор и снижают температуру его плавлени , что повышает степень усвоени  модификатора и способствует снижению пироэффекта.

Менее 16 мас.% медь и 0,1 мас.% марганец свое вли ние не про вл ют, а добавки более 30 мас.% меди и 5 мас.% марганца нецелесообразны вследствие скачкообразного роста твердости чугуна.

Основное назначение кальци  и бари  - раскисление и дегазаци  чугуна, сниже- ние его склонности к отбелу, что обеспечивает получение качественных отливок с высокими рабочими свойствами. Менее 1 мас.% указанные элементы воздействи  на чугун не оказывают, а более 2 мас.% особен- но при пониженном содержании магни  снижаетс  степень усвоени  модификатора в результате ошлаковывани  его частиц при модифицировании.

Углерод в количестве 0,1-0,3 мас.%  вл етс  неизбежной технологической примесью , так как выплавка модификатора наиболее целесообразна в графитовых тигл х, однако 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 растворимостью в сплаве и определены экспериментально.

Магний и редкоземельные металлы (РЗМ)  вл ютс  глобул ризирующими компонентами модификатора, обеспечивающими получение графита вермикул рной и компактной формы, что резко повышает КЭС, а замена части магни  на РЗМ повышает степень усвоени  модификатора. Содержание РЗМ и магни  менее 1 мас.% и 2,5 мас.% соответственно не обеспечивает надежного получени  компактных форм графита , а при более 3,5 мас.% магни  и 10 мас.% 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 мас.% графитизирующий потенциал модификатора недостаточен, а более 50 мас.% значительно падает удельный вес модификатора , что снижает степень усвоени .

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

Оценку эффективности модификаторов провод т в серии экспериментальных плавок в лаборатории. В качестве шихтовых материалов используют следующие сплавы и чистые компоненты: магний металлический гранулированный, силикокальций, си- ликобарий, ферросиликоцирконий, алюминий металлический чушковый, лигатура ФСЗОРЭМЗОА, катодна  медь, металлический марганец, ферротитан, ферросилиций. 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 охлаждению тигл  полученный слиток выбивают и дроб т до фракции 1-10 мм.

Известйый чугун состава, мас.%: углерод 3,5-3,7; кремний 1,5-1,7; марганец 0,5- 0,7; фосфор 0,1; хром 0.1; сера 0,04-0,05 выплавл ют в индукционной печи емкостью 60 кг с кислой футеровкой. Обработанным

металлом заливают соответствующие образцы , от каждого из которых отбирались пробы на химанализ. Температура обработки 1350°С.

КЭС чугуна определ ют путем помещени  образца чугуна в кавитирующий поток минерального масла при давлении 30 МПа и времени 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 берут за 100%.

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 фракции 1-10 мм

0

5

0

хран т в течение 30 сут на открытой площадке , ежедневно смачива  их водой, после чего определ ют количество образовавшейс  пыли, не пригодной к употреблению (фракци  мене 1 мм), которое выражают в процентах по отношению к количеству пыли, образовавшейс  у известного модификатора , прин тому за 100%.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Модификатор, содержащий магний, кальций, барий, редкоземельные металлы, медь, марганец, углерод, кремний и железо, отличающийс  тем, что, с целью повышени  кавитационно-эрозионной стойкости чугуна, степени усвоени  и срока годности модификатора, он дополнительно содержит титан при следующем соотношении компонентов, мас.%: магний 2,5-3,5; кальций 1,0-2,0; барий 1,0-2,0; редкоземельные металлы 1,0-10,0; медь 16,0-30,0; марганец 0,1-0,5; углерод 0,14),3; титан 0,1-10,0; кремний 35,0-50,0; железо остальное .