Модификатор — SU 1366545 (original) (raw)
СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 4 С 22 С 35/О ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕЛЬСТВ ВТОРСКОМУ СВ.Краля, В,И,Лин ЮеТСоколюк нюк и А.И,ВелиСР982,ласт тност чугун ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССпО делАм изОБРетений и ОтнРыт(57) Изобретение относится клитейного производства, в часдля получения высокопрочного преимуществен для массивных отливок. Целью из р тения является повышение перлитизации металлической основы в литом состоянии и сокращениевысоких механических свойств чугунав крупногабаритных массивных отливках с толщиной стенок 150 мм и более,Предложенный модификатор содержит,мас,7: магний 6-9, кальций 0,1-4,барий 0,1-4, редкоземельные металлы0,1-4, медь 10-50, цирконий 1-20, молибден 0,1-10, сурьму 0,1-5, железо1-15, марганец 1-20, бор 0,1-4, азот0,1-3, кремний остальное, Использование предложенного модификатора эффективно при получении массивных отливокс толщиной стенок 150 мм и более,2 табл.13665 Нзабретение относится к литейному праизвацству и мажет быть использовано для получения высакопрочнога чугуна преимущественна для массивных отливок.Цель изобретения - повышение перлитизации металлической основы в литам состоянии и сохранение высоких механических свойств чугуна в крупно габаритных массивных отливках с толщиной стенок 150 мм и более.Модификатор предлагаемого состава содержит, мас,%:Магний 6 - 9 1 1Кальций 0,1 - 4Барий 01Редкоземельныеметаллы 0,1 - 4Медь 10 - 50 20ПиркОний 0120Молибден 0,1 - 10Сурьма О,1 - 5Железо 1 - 15Маргансц 1-20 25Бар 01 - 4Азат 0,1 . - 3Кремний ОстальноеВведение в состав камплекснага модификатора марганца, бора и азота способствует перлитчзации металлической основы чугуна в массивных отливках с толщиной стенок более 150 м;1.При вваце в состав модификатора марганца менее % ега действие на 35 получение перлитной структуры в массивных отливках не проявляется. Ввод более 25% марганца в состав мадифика" тора вызывает образование в литой структуре чугуна карбидов, что :рива. 40 дчт к понижению прочности модифицированного чугуна в массивных тливках.При вводе в состав модификатора менее 0,17. бора увеличивается коли честно феррита в структуре и снижается прочность чугуна. Ввод в состав модификатора сора более 4% вызывает образование карбидов.Наличие в составе модификатора 50 азата в количестве 0,1-3% способствует совместно с присадками марганца и бора перлитизации чугуна в массивных отливках, При вводе в состав мацификатара менее 0,1% азота, ега действие на перлитизацию чугуна не проявляется, Ввод азота в модификатор в количестве более 3% приводит к получению отливки с отбелом,45 2особенно при одновременном вводе вчугун бора и сурьмы,Уменьшение в предлагаемом составе модификатора таких сильнаграфитизирующих элементов, как кальций ибарий, до 4% вместо 5-157. в известном составе способствует снижениюколичества Феррита в массивных отливках с толщиной стенок 150 мм и .более. При содержании в составе более 47 кальция и более 47 бария получается Феррито-перлитная структура со значительным количеством Феррита (да 25%), Кроме того, кальций,барий и РЗМ совместно с магнием являются сфероидизирующими элементами.Их совместный ввод позволяет получать шаровидную Форму графита втолстостенных массивных отливках даже в присутствии демодифицирующихэлементов (мышьяка, титана и другихэлементов), При содержании в составемодификатора менее 0,1% кальция,бария и РЗМ их сфероидизирующее действие не проявляется, соответственноухудшаются механические свойствачугуна.Наличие в составе модификаторамагния в количестве 6-9% и редкоземельных металлов в количестве 0,14% совместно с барием и кальцием вызывает образование в чугуне шаровидного графита. При содержании в модиФикаторе менее 67. магния и менее0,17. РЗМ в толстостенных массивныхотливках Формируется пластинчатыйграфит, При .содержании в модификаторе более 9% магния и более 4% РЗМв структуре чугуна появляются карбиды, снижающие механические свойстваОтливакрТакие легирующие элементы в составе модификатора, как медь в количестве 10-507, цирконий в количестве0,1-20%, молибден в количестве 0,110%, сурьма в количестве 0,1-5%,являются элементами, способствующими перлитизации металлической основычугуна в массивных отливках. При содержании в модификаторе менее 107меди и менее по 0,17 циркония, молибдена и сурьмы их действие на перлити.зацию чугуна в массивных отливках непроявляется, в структуре чугуна образуется значительное количество феррита, При содержании в модификатореболее 20% циркония, более 10% молибдена и более 5% сурьмы в структуремас,%: углерод 3,6, кремний 1,6, марганец 0,6, хром 0,15 фосфор 0,03, сера 0,03.Исходный чугун выплавляли в дуговой электропечи ДСП,5.Температура чугуна при модифицированин со тавляла 1400-1420 С. Модифицирование осуществляли путем погружения модификатора на дно ковша и последующей заливкой чугуна, Количество вводимого модификатора составляло1,5% от массы жидкого чугуна,Для исследования структуры и свойств модифицированного чугуна заливали массивные пробы размером 150150200 мм и размером 250 250 " 300 мм, Механические свойства и структуру чугуна определяли на стандартных образцах, вырезанных из середины отлитых проб.Механические свойства и микро- структура модифицированных чугунов приведены в табл,2.Выплавлены и испытаны модификаторы с различным соотношением компонентов предлагаемого состава, а также состав 9 (известный).При содержании в составе модификатора элементов, соответствующих предлагаемому составу (составы 1-3) структура чугуна в массивных отливках-пробах соответствует перлитоферритной с незначительным количеством феррита (4-8%) и повьппенными механическими свойствами. При выходе содержания компонентов модификатора за верхние и нижние пределы ( составы 4, 5, 6, 7 ) структура модифицированного чугуна изменяется: увеличивается количество феррита, появляется цементит. Соответственно изменяется содержание перлита, меняются механические свойства чугуна. 1При наличии в составе модификатора алюминия, олова, углерода (состав 8) количество феррита в структуре увеличивается, соответственно 9202,85,2 Использование предлагаемого состава чугуна показало эффективность ввода в состав модификатора бора, азота и марганца при получении в литом состоянии массивных отливок с толщиной стенок 150 мм и более на повышение перлитизации структуры исохранение высоких фнзико-механических свойств чугуна. чугуна появляются карбиды, резкоснижающие его механические свойства,Ввод в состав модификатора более50% меди является экономически неце 5лесообразным,П р и м е р. Выплавку предлагаемого модификатора проводили в индукционной печи МГПемкостью 100 кг,В качестве шихтовых материалов использовали ферросилиций ФС 75 силикокальций СКЗО, ферросилиций с РЗМ ФСЗОРЗМЗО, силикобарий с 40% бария,силикоцирконий с 50% циркония, ферромарганец ФМп 75, ферромолибден ФМо 60 15с 60% молибдена, медь Мй, сурьмаСу 00 с 98,8% сурьмы, ферробор ФБО с20% В, азотистый ферромарганец с 14%азота, металлический магний, Загрузкушихтовых материалов проводили в следующей последовательности: на дно печи загружали ферросилиций, силикокальций, силикоцирконий, ферромарга-.нец, ферромолибден, медь, ферробор.Затем после расплавления с целью 25уменьшения угара присаживали в печьсиликобарий, ферросилиций с РЗМ,сурьму и азотистый марганец, В последнюю очередь после расплавлениявсех шихтовых материалов принудитель- З 0но вводили на штанге металлическиймагний,Состав шихты (на 100 кг плавки),кг:ФерросилицийФС 75 8Силикокальций СКЗО 7Силикобарий 6Ферросилиций 40с РИЗ ФСЗОРЗМЗО 7Силикоцирконий 10Ферромарганец 45МФМп 75 14Ферромолибден ФМо 60Медь М 4Сурьма Су 00 уменьшается количество перлнта,Ферробор ФБОАзотистыйферромарганец 1,5Металлическиймагний 9,5Составы выплавленных модификаторов представлены в табл .1, Проверкуэффективности модификатора проводили на составе чугуна, содержащем,1366545,6 - 9 0,1 - 4 0,1 - 4 Таалнца 1 Состав Содерманме комлонентов модн 4 катера мас.ХСа Ва РЗМ Со Мл 2 т Мо. 8 Ь, В Я 1 6,0 2 7,5 3 90 4 8,0 4,0 О 40 10 1 20 О,50 01 10 15 25 10 01 1 О О, 4,0 3,0 1,0 25 4,5 3,5 10 Остальное 2,0 2,0 2,0 20 1 О 5 5,0 е 40 01 50 20 01 1 О 2,5 2,0 3,0 1 О г 15 0,5 5 7,0 2,05 05 15 05 10 03 05 005 005 1 О е 6 5,0 0,05 0,05 0,05 9 10 005 0,05 0,05 0,050,05 0,5 м 5,0 5,0 51 О 21 11 2,0 1,5 20 20 15 5,0 7 1 О 50 е 6,0 45 3,6 1620 1,0 1,0 5 8 7,0 2,0 2,0 8,0 4,0 30 2,0 5 8 2,59 7,5 8,0 1,5 Таблица 2 Механические свойства модифицированного чугуна Структура чугуна Состависпытываемых модификаторов Отно си тельТвердость,НВПределпрочности, МПа ное удлинениса % Пробы размером 150 х 150 х 200 мм 786 3,4 289 3,6 788 3,6 792 281 3,8 800 796 285 794 1,6 320 728 Формула изобретенияМодификатор преимущественно для отливок из чугуна, содержащий магний, кальций, барий, редкоземельные металлы, медь, цирконий, молибден, сурьму, кремний и железо, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения перлитизации металлической основы в литом состоянии и сохране ния высоких механических свойств чугуна в крупногабаритных массивных отливках с толщиной стенок 150 мм и более, он дополнительно содержит марганец, бор и азот при следующем соот ношении компонентов, мас.%: МагнийКальцийБарийРедкоземельные металлыМедьЦирконийМолибденСурьмаЖелезоМарганецБорАзотКремний 0,1 - 410 - 500,1- 200,1-100,1 - 51 - 151 - 200,1 - 40,1 "3Остальное Перлито-ферритная,феррита до 6%Перлито-ферритная,феррита до 8%Перлито-ферритная,феррита до 6%Перлито-ферритная,феррита до 4%,цементита до 8%1366545 Состав Структура чугуна испытываемых.модифика.оров ОтносительПределпрочности, ИПа Твердость, НВ ное удлинение, Х 268 3,2 700 716 3,2 3,4 Ферри то-перли тная,450 феррита до 50 Х 239 3,6 480 1,4 Перлито-ферритная,726 феррита до 4 Е,310 1,8 720 цементита до 103 3,0 700 269 3,2 710 255 3,2 686 690 3,0 3,2. 720 277 3,0 708 Перлито-ферритная,724 3,0 271 3,0 730 3,0 706 718 2,8 274 686 1,8 310 2,0 680 670 2,4 262 Перлито-ферритная,678 2,6 440 239 460 3,4 Механические свойства модифицированного чугуна Пробы размером 250 250 300 мм 8Продолжение табл,21 Перлито-ферритная,феррита до 107. Перлито-ферритная, феррита до 127. Перлито-ферритная,феррита до 307 Перлито-ферритная,феррита до 103 феррита до 157 Перлито-ферритная, феррита до 127 Перли то-ферри тная,феррита до 4 Е,цементита до 6% феррита до 152 Перлито-ферритная, феррита до 5071366545 Продолжение табл. 2 Механические свойства модифицированного чугуна Структура чугуна вердос НВ,0 648 244 6 2,4 Составитель А,Б Техред Х.Дидык мыко орректор Л.Пилипенко Редактор М,Недолуженко аказ 677/24 сно роизводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул,Проектная,Составислытываемых модифика- .торов Относительное удлине"ние, % Тираж 593ВНИИПИ Государственнпо делам изобретении13035, Москва, Ж, Р Подпикомитета СССРи открытийская наб,; д,4/5 цементита до 8%Перлито-ферритная феррита до 15%Перлито-ферритная,феррита до 40%