SU1745127A3 - Комплексный модификатор - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии сплавов, в частности к технике получени  высокопрочного чугуна с шаровидным графитом . Использование изобретени  приводит к сниже+нию расхода лигатуры, повышению степени усвоени  магни  расплавом, прочности и стабилизации перлитной структуры чугуна в литом состо нии. Предлагаемый модификатор содержит, мас.%: кремний 18-32; кальций 3-8; магний 4-9; медь27-50; РЗМ 3,5-10; алюминий 1-3. железо остальное . Модификатор используетс  при ковшевом модифицировании без пригружени . Он обеспечивает легирование чугуна 0,4-0,7% Си и 0,005-0,02 % AI. что позвол ет получать перлитный чугун высоких марок без термической обработки. Исключаетс  также отбел чугуна в тонкостенных отливках (диаметром 10 мм), получаемых в сухих песчано-глини- стых формах. 1 табл.

Description

Изобретение относится к металлургии сплавов, в частности к технике получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом.

Известен модификатор,	служащий для
получения высокопрочного чугуна с шаро-
видным графитом путем ковшевой обработ-
ки жидкого металла и имеющий химический
состав, мас.%:
Кремний	5-55
Кальций	10-40
Магний	0-5
Никель	0-5 .
Редкоземельные
металлы (РЗМ)	0-20
Железо	4-60

Однако данный модификатор не может применяться для чугунов с низкой температурой перегрева (например, при ваграночной плавке) вследствие плохого растворения большого количества кальция. Малое содержание магния не обеспечивает стабильности модифицирования при повышенном содержании серы в чугуне. Недостатками модификатора являются также малая его плотность, приводящая к всплыванию модификатора при ковшевом модифицировании й к значительному усилению пироэффекта, а также дефицитность и высокая стоимость входящего в его состав никеля.

Из известных модификаторов для высокопрочного чугуна по составу ингредиентов наиболее близок к предлагаемому модификатор, который содержит компоненты в следующих количествах, мас.%:

Кремний40-55

Кальций4-10

Магний5-8

Медь 0,15-25

РЗМ1-3

Железо Остальное

Использование этого модификатора при ковшевой обработке чугуна связано с необходимостью его пригружения (например, чугунной решеткой) вследствие недостаточно высокой плотности. Недостатком

1745127 АЗ является также повышенный расход модификатора (2,2-2,5% от массы жидкого чугуна).

Другой недостаток состоит в том, что этот модификатор не обеспечивает гарантированное получение в литом состоянии (т.е. без термической обработки) перлитного чугуна высоких марок.

Целью изобретения является снижение расхода лигатуры, повышение степени усвоения магния расплавом, прочности и стабилизации перлитной структуры чугуна в литом состоянии.

Указанная цель достигается тем, что модификатор (лигатура), содержащий кремний, кальций, магний, медь, РЗМ и железо, дополнительна содержит алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Кремний Кальций Магний Медь

РЗМ

Ал юминий

Железо

18-32

3- 8

4- 9

27-50

3,5-10

1-3

Остальное

По сравнению с прототипом в составе модификатора уменьшено содержание кремния и увеличены содержания меди и РЗМ. Это обеспечивает повышение плотности лигатуры в 2-2,5 раза, исключает необ ходимость пригружения лигатуры при ковшевой обработке чугуна и обеспечивает повышение степени усвоения магния рас плавом чугуна.

При содержании кремния в модификаторе менее 18% усиливается склонность чугуна к отбелу, что вызывает необходимость проведения термической обработки тонкостенных отливок. Содержание кремния более 32% существенно сказывается в уменьшении плотности лигатуры и в снижении стабильности получения перлитного чугуна высоких марок.

Кальций в составе модификатора играет роль десульфуратора й раскислителя чугуна. При содержании в лигатуре менее 3% кальция эта роль выполняется лишь частично, что приводит к повышенному расходу магния и РЗМ. Содержание кальция в лигатуре более 8% не усиливает положительный эффект модифицирования, но заметно ухудшает растворение модификатора в чугуне.

Содержание магния в лигатуре рекомендуется в количестве 4-9%, что обеспечивает остаточное содержание магния в модифицированном чугуне в количестве 0,02-0,05%, достаточном (совместно с остаточным содержанием РЗМ) для полной сфероидизации графита в чугуне. При содержании в модификаторе менее 4% магния остаточное его количество в чугуне не обеспечивает полную сфероидизацию графита, что проявляется в пониженной прочности чугуна. При содержании в лигатуре более 9% усвоение магния чугуном резко ухудшается 5 при одновременном усилении пироэффекта в процессе модифицирования.

Содержание меди в лигатуре в количестве 27-50% обеспечивает ее высокую плотность и легирование чугуна медью 10 (0,4-0,7%). достаточное для перлитизации структуры и получения чугуна высоких марок. При содержании меди менее 27% плотность лигатуры оказывается недостаточной и часть ее при модифицировании всплыва15 ет. усиливая пироэффект и снижая степень усвоения ее компонентов чугуном. Увеличение содержания меди в лигатуре более 50% не оказывает существенного влияния на процесс модифицирования, но удорожает 20 лигатуру,

Содержание РЗМ в лигатуре рекомендуется в количестве 3,5-10%. что обеспечивает остаточное содержание РЗМ в чугуне от 0,03 до 0,08%. Такое количество РЗМ 25 заметно повышает плотность лигатуры и стабильность результатов модифицирования. При содержании в лигатуре менее 3,5% РЗМ не всегда обеспечивается ремодицифицирующий эффект, нейтрализующий де30 сфероидизирующее действие меди и алюминия, что проявляется в получении значительного количества вермикулярного графита в структуре чугуна и снижении его свойств. Содержание РЗМ более 10% неце35 лесообразно, так как при этом значительно возрастает стоимость лигатуры без заметного повышения эффективности ее действия.

Содержание в лигатуре 1-3% алюминия 40 обеспечивает его усвоение чугуном в количестве 0,005-0,002 %, что проявляется в зна-. чительном усилении графитизирующего эффекта модифицирования и исключает отбел даже в тонкостенных отливках. При 45 содержании в лигатуре менее 1 % модифицированный чугун более склонен к отбелу, что особенно проявляется в тонкостенных отливках. При содержании более 3% алюминий оказывает значительное десфёроидизирую50 щее действие при формировании графитных включений, что проявляется в снижении, свойств чугуна.

Пример. Плавки лигатуры проводили в индукционной печи ИСТ-0.06 в графито55 вом тигле, В качестве исходных материалов использовали силикокальций СКЗО, отходы электротехнической меди, лигатуры типа СЦЕМИШ, СИИТМИШ и ММГ, а также чушковый магний Мг95 и алюминий. Для наведения защитного шлака использовали

1745127 6 плавиковый шпат. После расплавления компонентов шихты (за исключением магния) наводили основной шлак и под его слой медленно вводили нагретые полосы магния, вырезанные из чушек. Расплавленную лигатуру разливали в открытый кокиль, получая тонкий лист, который затем дробили до фракций размером 3-25 мм.

Составы выплавленных лигатур приведены в таблице.

Чугун, содержащий до модифицирования следующие компоненты, мас.%; С 3,23.5: SI 1.9-2,2; Mh 0.6-0.8; S 0,04-0,06; Р 0,05-0,07·, выплавляли в основной индукционной печи ИСТ-0.06. Модифицирование проводили в ковше емкостью 50 кг. Дробленную лигатуру в количестве 1,5% от массы чугуна насыпали на дно ковша в смеси с плавиковым шпатом (0.3%). Лигатуру-прототип вводили в количестве 2,2% и пригружали в ковше предварительно отлитой чугунной решеткой.

Из модифицированного чугуна отливали технологические клиновые пробы толщиной 30 мм, из которых вырезали стандартные образцы для механических испытаний и образцы для металлографического анализа. Для оценки влияния, толщины стенки отливки отливали также круглые заготовки диаметром 10 мм. Результаты испытаний и анализов также приведены в таблице. Здесь же указана и степень усвоения чугуном магния, рассчитанная по его остаточному содержанию.

Видно, что наиболее высокая степень усвоения магния достигается при заявлен ном <:оставе лигатуры (сплавы 1-5), а также при использовании модифицирующего сплава (лигатуры) 7. Лигатура предлагаемого состава обеспечивает полную сфероидизацию графита и перлитизацию матрицы чугуна и исключает появление отбеленных участков. В этом случае обеспечивается получение чугуна марок ВЧ70 и выше ( σ_Β = 740-880 МПа при относительном удлинении <5=3-8%). Модифицирование сопровождается умеренным пироэффектом и хорошим усвоением лигатуры.

При выходе состава лигатуры за заявляемые пределы существенно снижаются свойства чугуна и ухудшаются условия модифицирования. Значительно худшие результаты дает и использование лигатуры-прототипа.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Комплексный модификатор для чугуна, содержащий кремний, кальций, магний, медь, РМЗ и железо, отличающийся тем, что, с цельюснижения расхода модификатора, повышения степени усвоения магния расплавом, прочности и стабилизации перлитной структуры чугуна в литом состоянии, он дополнительно содержит алюминий при следующем соотношении компонентов. мас.%:

   Кремний 18-32 Кальций 3-8 Магний 4-9 Медь 27-50 РЗМ 3,5-10 Алюминий 1-3 . Железо Остальное

   Сплав Содержание элементов в лигатуре, масД Характеристики модифицированного чугуна Пироэффект Si . | Са I· | 2_1 РЗМ | Al * ««<>., | σ_Β. МПа I Форма | графита I Структура (матрицы 1 32 6,9 . А.О . 38 10,0 1.8 0,03 50 740 Шар. Перлит Умеренный 2 27 8.0 5,-6 27 3,5 1.2 6,04 69 . 720 _н_ пироэффект 3 2А 4,8 6,7 50 5,6 1,0 0,04 за ' 860 -О- . с хорошим А 22 3,0 9,0 · 46 7,7 3,0 0,05' 37 880 . усвоением 5 18 5,2 6,8 . Al 8,9 2,3 0,05 69 780 лигатуры 6 26 .1,6 3.6 5.6 2,2 4,5 0,02 33 440 Верм. »··— · 7 12 А ,1 5.9 26 12,А 0,6 0,04 46 630 Шар. Перлит, -Ч_ · ледебурит’' 8 , м 11,5 10,3 22 2.3 А,2 0,04 26 580 Феррит, Сильный перлит пироэффект Прото- тип 52 9,6 . 7.8 12 1Λ 0,05 29 470 _Г 1*. Феррит’

   примечани е. - степень усвоения магния чугуном» _ч ’'Ледебуритный отбел в виде сетки в отливках диаметром 10 мм; в отливках тогцином 30 мм изолированные участки ледебурита, эвтектического и вторичного цементита. .

   ^в'Ферритная структура с небольшими участками перлита в отливках толщиной 30 мм; в отливках диаметром 10 мм структура перлитно-ферритная (типа “бычьего глаза).