SU739124A1 - Модификатор - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к черной металлургии и литейному производству , в частности к вопросам получени  комплексных модификаторов и использовани  их дл  получени  легированного высокопрочного чугуна.

Известна лигатура дл  производства качественных железоуглеродистых сплавов следующего состава в вес.%:

Магний2-16

Кальций2-12

РЗМ0,1-12

Алюминий0,1-10

Марганец0,1-10

Кремний0,25-25

Цирконий0,5-10

Бериллий0,005-4

МедьОстальное (Ij.

Наличие относительно-высокой концентрации магни  в данной лигатуре, а также РЗМ и берилли  свидетельствует о возможности ее применени  дл  производства высокопрочного чугуна. Однако при этом необходимо учитывать ее недостатки, ограничивающие использование дл  указанных целей.

Недостатком данной лигатуры  вл етс  относительно высокое содержание в ней кальци , карбидообразую дих элементов, а также недостаточное ее графитизирующее действие из-за отсутстви  в составе сильных элементов - графитизаторов.

Указанные обсто тельства исключают возможность получени  высокопрочного чугуна без отбела. Высока  концентраци  кальци  приводит к заметно10 му ошлаковьшанию лигатуры тугоплавкими окислами при вводе в жидкий чугун и ухудшению усвоени  компонен-. тов модифицируег шм расплавом. Высокое содержание марганца в комплексе

15 с цирконием при низкой концентрации кремни  способствует кристаллизации чугуна по метастабильной системе и получению лить  с отбелом. Алюминий в небольших количествах способствует

20 графитизации, увеличивает-количество графитовых включений,- однако ухудшает их форму И литейные свойства чугуна .

Цель изобретени  заклк)чаетс  в

25 разработке состава комплексного модификатора дл  получени  легированного высокопрочного чугуна с шаровидной формой графита, обеспечивающего подавление выделени  структур30

но- свободного цементита при больших скорост х охлаждени  в тонких сечени х отливок, измельчение первичных вьзделений металлической основы играфита при кристаллизации и, следовательно , повышение физико-механических свойств чугуна, особенно относительного удпинени .

Поставленна  цель достигаетс  путем ввода в состав комплексного модификатора никел , кобальта, ванади , ниоби , тори , бари  и стронци  при следующем соотношении компонентов в вес.%:

Магний2,5-5,0

РЗМ 1,5-4,0

Кремний7,0-35,0

Бериллий 0,5-2,0 Медь1,2-8,0

Никель5,0-25,0

Кобальт0,8-3,0

Ванадий1,0-5,0

Ниобий0,5-5,0

Торий0,01-3,5

Барий0,2-1,5

Стронций 0,2-2,5 ЖелезоОстальное.

Никель обеспечивает значительное повышение упруго-пластических свойст металлической основы чугуна и улучшение формы и уменьшение размеров графитовых включений. При содержгшии в модификаторе меньше 5,0% никел  он практически не оказывает вли ни  на микроструктуру и свойства чугуна, а содержание по верхнему пределу 25,0% ограничено в св зи с тем, что в составе модификатора необходимо иметь и другие модифицирующие и легирующие элементы.

Ввод в состав комплексного модификатора кобальта обусловлен тем, что дл  получени  сплава могут использоватьс  более дешевые никель и кобальтовые материалы. Кроме того, кобальт-способствует получению тонкодисперсной металлической основы и повышению упруго-пластических свойст чугуна. Нижний предел по содержанию кобальта обусловлен его количеством в никель-кобальтовом сплаве. При содержании в модификаторе кобальта ниже 0,8% его вли ние на свойства чугуна не обнаруживаетс . В то же врем  при увеличении содержани  кобальта больше 3,0% дальнейшего повышени  дисперсности-фаз микроструктуры не происходит и повышение прочностных свойств чугуна не наблюдаетс .

Ванадий вводитс  в состав модификатора дл  повышени  количества св занного углерода и повышени  дисперсности конечной микроструктуры чугуна. При содержании ванади  меньше 1,0% он практически не оказывает вли ни  на количество св занного углерода, а при его содержании больше 5,0% заметного улучшени  микроструктуры чугуна не наблюдаетс  и

поэтому дальнейшее повышение содержани  ванади   вл етс  нецелесообразным .

Ниобий и торий, вход щие в состав модификатора, обеспечивают измельчение первичных фаз при кристаллизации чугуна. При содержании ниоби  меньше 0,5% и тори  0,01% заметного переохлаждени  чугуна при кристаллизации и измельчении первичных фаз не происходит . При увеличении содержани  ниоби  больше 5,0% и тори  3,5% их вли ние на измельчение первичных фаз уменьшаетс , что приводит к незначительному росту прочностных свойств. Поэтому увеличение содержани  этих элементов выше указанных пределов нерационально.

Барий обеспечивает хорошую дегазацию чугуна и в зависимости от его концентрации в чугуне и модификаторе может про вл ть графитизирующее или стабилизирующее действие. Как графитизирующий элемент барий действует тогда, когда его концентраци  в модификаторе находитс  в пределах 0,2-1,5%. При меньшем содержании данного элемента, чем 0,2% его действи  на структуру и свойства чугуна не про вл етс . При большей концентрации, чем 1,5 он способствует по влению увеличени  этбела в тонкостенных отливках..

Стронций введен в состав модификатора дл  повышени  его графитирующей способности, а также измельчени  эвтектических зерен металлической основы.

Особенно эффективно вли ние стронци  в комплексе с РЗМ, барием, бериллием дл  получени  отливок, охлаждающихс  с большими скорост ми. Они цодавл ют выделение структурно свободного цементита и повышают упругопластические свойства чугуна. Дл  обеспечени  модифицирующего действи  стронци  его содержани е в модификаторе должно быть в пределах 0,22 ,5%. Содержание стронци  меньше нижнего предела не обеспечивает образование дополнительных центров графитизации и.не оказывает заметного вли ни  на количество и размер эвтектических зерен. Содержание стронци  выше верхнего предела вследствие ограниченной растворимости в чугуне приводит к микроликвации данного элемента по границам -зерен и снижению механических свойств металла .

Железо служит базовым сплавом дл  выплавки предлагаемого модификатора.

Пример. Дл  оценки эффективности модификатора предложенного состава были проведены специальные опытные плавки. Модификаторы выплавл ли в лабораторных услови х.Плавку

осуществл ли в печи Таммана, в которую устанавливали вакуумную камеру с огнеупорным тиглем, содержащим исходные шихтовые материалы. Выплавка модификаторов производилась в атмосфеХимический состав ре аргона под небольшим избыточным цавлением. Вес плавки 2 кг. В табл.1 приведены составы выплавленных модификаторов . Таблица 1 дификаторов

Из данных табл.1 видно, что модификаторы состав 1 и П соответствуют сплаву прототипу, а составы iiiyill - предполагаемому. Модификаторы данных составов примен ли дл  модифицировани  чугуна следующего состава в вес.%, углерод - 3,43, кремний 2 ,17, марганец - 0,21, сера - 0,03, фосфор - 0,02, железо - остальное.

Чугун выплавл ли в печи МГП-102. Температура выплавки 1480-1500с, температура модифицировани  1340136Q°C . Модификаторы с размером фракций 8-14 мм помещали на дно ковша и нагружали стальными пластинами. Выплавленный чугун разливали мерным

ковшом на 8 равных порций по20 кг. Количество вводимого модификатора во всех случа х составл ло 2,0% от веса жидкого чугуна. Дл  исследовани  структуры и физико-механических

свойств чугуна отливали специальные образцы.

Claims (2)

1. Результаты испытаний приведены в таблице
2. 2. Механические свойства модифицированного чугуна Из Данных таблицы 2 видно/ что благодар  вводу в состав модификатора никел , кобальта, ванади , ниоби , тори , бари  и стронци  значи тельно повышаютс  физико-механические свойства чугуна, особенно относительное удлинение. Предел прочнос ти увеличиваетс  с Ь9,5 до 75,3 кг/ предел текучести - с 39,5 до Ь5,8 кг/мм ударна  в зкость - С 2, до 6,1 кгм/см и относительное удлинение с 2,2 до 14,8%. Предварительные расчеты показыва ют, что ожидаемый экономический эффект от применени  предлагаемого комплексного модификатора составл е 12,1-13,5 руб. на тонну годного лит за счет повышени  физико-механическ свойств металла, особенно относител ного удлинени . Формула изобретени  Модификатор, содержащий магний, редкоземельные металлы, кремний, бе

   Таблица лий, медь, отличающийтем , что, с целью повышени  анических свойств чугуна, он донительно содержит никель, кобальт, адий, ниобий, торий, барий,строн , железо при следующем соотношении понентов в вес.%: 2,5-Ь,0 Магний Редкоземельные 1,5-4,0 . металлы 7,0-35,0 Кремний 0,5-2,0 Бериллий 1,2-8,0 Никель 5,0-25,0 0,8-3,0 Кобальт Ванадий 1,0-5,0 Ниобий 0,5-5,0 0,01-3,5 0,2-1,5 Стронций 0,2-2,5 Железо Остальное Источники информации, н тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 11375, кл. С 22 С 35/00, 1974 .