Модифицирующая смесь для обработки чугуна

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве машиностроительных чугунных отливок. Цель изобретения - повышение удельной герметичности и фрикционных свойств чугуна . Предлагаемая модифицирующая смесь для обработки чугуна содержит, мас.%: углеродсодержащий материал 10-15, карбид кремния 1-5, окислы ванадия 10-30, ферросиликоцирконий 11-16, иттрий 7-12, нитриды хрома 6-10 и ферросилиций (75% Si) остальное. Дополнительный ввод в состав смеси ферросиликоциркония, иттрия и нитридов хрома позволил повысить после обработки чугуна удельную герметичность в 1,2-1,3 раза и фрикционные свойства в 1,25- 1,32 раза.2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)я С 22 С 35/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Известна модифицирующая держащая, мас,%:

Силикобарий

Силикомиш металл

Силикокальций

Известь

Агний

Корунд

Плавиковый шпат смесь, со10-30

10-30

10-29

15-30

1-5

5-10

5-10 (21) 4845082/02 (22) 25.04,90 (46) 23,05.92. Бюл, N 19 (71) Производственное объединение "Гомсельмаш" (72) P.Н.Адамович, M,È.Êàðïåíêî, В.К.Савче н ко и С. М, Бадюкова (53) 669.15-198(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 740837, кл, С 21 С 1/00, 1978, Авторское свидетельство СССР

¹ 1169996, кл. С 21 С 1/00, 1983. (54) МОДИФИЦИРУЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ

ОБРАБОТКИ ЧУГУНА (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстИзобретение относится к литейному производству, в частности к модифицирующей смеси для обработки чугуна доэвтектического состава, и может быть использовано при массовом производстве машиностроительных отливок.

Модифицирующие компоненты этой смеси недостаточно усваиваются расплавом и не обеспечивают повышения износостойкости и эксплуатационных свойств чугунов доэвтектического состава. Ы » 1735423 А1 ве машиностроительных чугунных отливок.

Цель изобретения — повышение удельной герметичности и фрикционных свойств чугуна, Предлагаемая модифицирующая смесь для обработки чугуна содержит, мас.%: углеродсодержащий материал 10-15, карбид кремния 1-5, окислы ванадия 10-30, ферросиликоцирконий 11-16, иттрий 7-12, нитриды хрома 6-10 и ферросилиций (75% Si) остальное. Дополнительный ввод в состав смеси ферросиликоциркония, иттрия и нитридов хрома позволил повысить после обработки чугуна удельную герметичность в

1,2-1,3 раза и фрикционные свойства в 1,251,32 раза. 2 табл, Известна также модифицирующая смесь для чугуна следующего химического состава, мас.%:

Ферросилиций 60-80

Силикокальций 10-30

Флюс или графит 1-20

Известная смесь не обеспечивает существенного измельчения структуры и повышения механических и служебных свойств чугуна в отливках, Наиболее близкой к предложенной являетя модифицирующая смесь, содержащая, мас.%;

Углеродсодержащий материал 10-30

Карбид кремния 1-5

Окислы ванадия 10-30

Ферросилиций 75%-ный Остальное

Расход модифицирующей смеси высокий и составляет 2% от массы обрабатываемого чугуна. Относительная износостойкость обрабатываемого чугуна в

1735423 условиях сухого трения повышается в 1,31,55 раз. Удельная герметичность модифицированного чугуна составляет 760-780

МПа, а циклическая трещиностойкость 220240 циклов, Теплостойкость повышается в

1,1-1,2 раза. Однако износостойкость и фрикционная теплостойкость модифицированного этой смесью чугуна недостаточны, Цель изобретения — повышение удельной герметичности и фрикционных свойств чугуна.

Поставленная цель достигается тем, что модифицирующая смесь дополнительно содержит ферросиликоцирконий, иттрий и нитриды хрома при следующем соотношении компонентов, мас, :

Углеродсодержащий материал 10-15

Карбид кремния 1-5

Окислы ванадия 10-30

Ферросиликоцирконий 11-16

Иттрий 7-12

Нитриды хрома 6-10

Ферросилиций (ФС-75) Остальное

Дополнительное введение ферросиликоциркония обусловлено его способностью повышать плотность и удельную герметичность чугуна, коэффициент трения и фрикционную теплостойкость при сохранении циклической трещиностойкости, При концентрации его до 11 мас. удельная герметичность и фрикционные свойства недостаточны, а при концентрации его более 16 мас. снижается стабильность структуры, механических и эксплуатационных свойств.

Иттрий оказывает рафинирующее и модифицирующее влияние, повышая механические и фрикционные свойства и удельную герметичность, Его модифицирующее влияние начинает сказываться с концентрации 7 мас. . При увеличении его содержания более 12 мас, повышается угар компонентов и снижается стабильность фрикционных свойств и удельной герметичности, Нитриды хрома измельчают структуру чугуна, повышают фрикционную теплостойкость и удельную герметичность, Их влияние начинает сказываться с концентрации 6 мас,, но при увеличении их концентрации более 10 мас. повышается содержание неметаллических включений по границам зерен, снижается стабильность структуры и фрикционных свойств чугуна в отливках.

Окислы ванадия в количестве 10-30 мас. упрочняют структуру и повышают фрикционные свойства, не снижая удельной герметичности, При концентрации их более

30 мас. увеличивается содержание неметаллических включений по границам зерен, 55

50 что снижает удельную герметичность и износостойкость, Содержание углеродсодержащего материала в смеси снижено до 10-.15 мас. /, так как при более высоких концентрациях снижается удельная герметичность и износостойкость.

Содержание карбида кремния принято в обычных концентрациях, так как при более высоких концентрациях он снижает стабильность модифицирования и удельную герметичность чугуна в отливках.

Стабильное повышение однородности структуры, трещиностойкости и удельной герметичности обеспечивается за счет восстановления фосфора углеродсодержащим материалом (коксиком, боем электродов или графита) при концентрации последнего не менее 10 мас., При увеличении углеродсодержащего материала более 15 мас. укрупняются графитные включения в чугуне, снижается стабильность структуры, циклической трещиностойкости и удельной герметичности, Пример. В индукционной печи открытого типа выплавляют чугун, содержащий, мас, ; углерод 3,1; кремний 1,7, марганец

0,5; хром 0,2; сера 0,12; фосфор 0,03; никель

0,15; азот 0,03; железо остальное, при 14801500 С. Присадку модифицирующих смесей проводят на зеркало расплава в печи за 5-10 мин до выпуска в ковш. Расход смеси 2 от массы расплава. Смесь получают в барабанных мельницах из стружки и измельченных до фракции 0,5-10 мм исходных материалов после перемешивания в течение 3-6 мин.

В табл.1 приведены составы модифицирующих смесей, использованные для обработки чугуна.

Разливку модифицированных чугунов в песчано-глинистые литейные формы производят при 1380-1410 С.

В табл.2 приведены данные удельной герметичности, механических и технологических свойствах чугунов опытных плавок.

Испытания на герметичность проводят на гидравлических испытательных стендах при использовании образцов с толщиной рабочей части 5 мм, а испытания на износ— на машине СМТ-1 в паре с серийным фрикционным материалом (пластмасса 143-63), Оценка износа при сухом трении оценивалась весовым методом

Фрикционную теплостойкость оценивают по методике в соответствии с ГОСТ, а коэффициент трения — на импульсном трибометре модели МИТ-5М в соответствии с

ГОСТ, Как видно из табл.2, предложенная модифицирующая смесь обеспечивает более

1735423 высокие фрикционные свойства и удельную герметичность чугуна, чем известная.

Формула изобретения

Модифицирующая смесь для обработки чугуна, содержащая углеродсодержащий материал, карбид кремния, окислы ванадия и ферросилиций 75%-ный, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения удельной герметичности и фрикционных свойств чугуна, она дополнительно содер10

Таблица 1

Со е жание компонентов, мас,, в смеси

Компоненты

1 (известная

8,5

0,5

30

13

21

10

23

Остальное

18,1

12

Остальное

5

Остальное

11

6

Остальное

36

12

Остальное

Остальное

Таблица 2

Свойства мо и ици ованных ч г нов, об аботанных смесью

Показатели

1(известная

632

587

560

750

741

690

803

721

862

875

826

690

1161

0,46

0,41

994

0,37

1172

0,47

0,42

0,39

176

192

169

157

187

150

259

288

265

240

245

292

Составитель Н,Касторной

Редактор О,Юрковецкая Техред М.Моргентал Корректор О.Кундрик

Заказ 1796 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета.по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб;, 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

4 з

Углеродсодержащий. материал

Карбид кремния

Окислы ванадия .Ферросиликоцирконий

Иттрий

Нитриды хрома

Фе осилиций 75,-й

Предел прочности; при растяжении, МПа

Удельная герметичность, МПа

Фрикционная теплостойкость, цикл

Коэффициент трения

Относительная износостойкость, %

Трещиностой кость, икл жит ферросиликоцирконий, иттрий и нитриды хрома при следующем соотношении компонентов, мас. :

Углеродсодержащий материал 10-15

Карбид кремния 1-5

Окислы ванадия 10-30

Ферросиликоцирконий 11-16

Иттрий 7-12

Нитриды хрома 6-10

Ферросилиций 75%-ный Остальное