Модифицирующая смесь

 

Использование: производство отливок из высокопрочных чугунов с повышенной долговечностью. Сущность изобретения: модифицирующая смесь содержит (мас.%) борную кислоту 18-25; окись меди 10-17; силикобарий 15-23; нитриды циркония 12- 17; кобальтовый порошок 11-15; литий 6- 13; магний 6-12. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 С 21 С 1/10

ГО СУДА Р СТВ Е ННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4921475/02 (22) 26.03.91 (46) 15.01.93. Бюл. N. 2 (71) Всесоюзный заочный политехнический институт (72) Б.К,Святкин, М,И.Карпенко, С.M.Áàäþкова и М.Б,Егорова (56) Авторское свидетельство СССР

N 749902, кл. С 21 С 1/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР

N1081212,,кл,,С 21 С 1/10, 1982.

Авторское свидетельство СССР

N 1232688, кл, С 21 С 1/10, 1984.

Изобретение относится к металлургии, а именно к модификаторам жидкого чугуна, используемых при производстве отливок из высокопрочных чугунов с повышенной циклической долговечностью.

Известна модифицирующая смесь, содержащая, мас.0/:

Силикокал ьций 30-40

Графит 5 — IO .Криолит 5-10

Алюминий 2 — 6

Карбид кальция Остальное, Эта смесь обеспечивает десульфурацию, раскисление и науглероживание, но имеет низкую усвояемость компонентов и не обеспечивает существенного повышения механических свойств модифицированного чугуна в отливках.

Известна порошковая модифицирующая смесь для обработки жидкого чугуна, содержащая, мас.7,:

ЯЛ 1788G26 А1 (54) МОДИФИЦИРУЮЩАЯ СМЕС6 (57) Использование: производство отливок из высокопрочных чугунов с повышенной долговечностью. Сущность изобретения: модифицирующая смесь содержит (мас.0/) барную кислоту 18-25; окись меди 10 — 17; силикобарий 15-23; нитриды циркония 1217; кобальтовый порошок.11 — 15; литий 6—

13; магний 6 — 12. 2 табл.

Порошок магния, 10-40

Порошок фтористого натрия о 5 — 32

Порошок железа Остальное

Однако при использовании атой модифицирующей присадки отмечается большой угар и не всегда возможно получить однородную структуру в чугунных отливках и высокие механические и зксплуатационные свойства.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является модифицирующая смесь для чугуна, содержащая в качестве карбидообразующей составляющей борную кислоту и окись меди, а в качестве графитизирующей — силикобарий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Окись меди 20-30

Борная кислота 50-60

Силикобарий 10 — 30

1788026

5 щий дисперсность структуры в литом состоянии, упрочняющий структуру и повы10 щиностойкость, модуль сдвига. ударную

20 вязкость и циклическую долговечность. Уве25

50

При модифицировании доэвтектического чугуна, содержащего, мас.%: углерод 2,4; кремний 1,1; марганец 0,4; хром 0,06; сера

0,06, фосфор 0,07 и железо остальное; послеграфитизирующего отжига в печи СНОЛ-1,6, достигаются следующие механические .свойства: твердость — 137 — 144 НВ, предел прочности при растяжении — 480-495 МПа, относительное удлинение- 12 — 15%, модуль сдвига — 72000-73500 МПа, циклическая долговечность — 7600-12500 циклов до разрушения.

Недостаткамй модифицирующей смеси являются низкие характеристики прочности и циклической долговечности модифициро- 1 ванного чугуна.

Цель изобретения — повь!шение циклической долговечности чугуна.

Поставленная цель достигается тем, что модифицирующая смесь, содержащая борную кислоту, окись меди и силикобарий до- . полнительно содержит нитриды циркония, порошок кобальтовйй, литий и магний при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Борная кислота 18-25

Окись меди 10-17

Силикобарий 15-23

Нитриды циркония 12-17 .Порошок кобальтовый 11-15

Литий 6 — 13

Магний 6 — 12

Дополнительное введение нитридов циркония обеспечивает повышение графитиэирующего влияния смеси, измельчает структуру, повышает трещиностойкость, модуль сдвига, ударную вязкость и циклическую долговечность, При концентрации нитридов циркония до 12 мас.% измельчение структуры и характеристики модуля сдвига, ударной вязкости и циклической долговечности недостаточны, а при увеличении нитридов циркония более 17 мас.% увеличивается концентрация неметаллических включений в чугуне, 4 повышается брак по отсеру, что приводит к . снижеййю пластических и эксплуатационных свойств чугуна, циклической долговечности и модуля сдвига, Магний рафинирует:и модифицирует железоуглеродистый расплав, повышая пластическив свойства, трещиностойкость и циклическую долговечность; При концентрации магния до 6 мас.% пластические свойства и циклическая долговечность чугуна низкие, а при концентрации в смеси магния более 12 мас.% повышается содержание перлита в чугуне и снижаются трещиностойкость, предел текучести, модуль сдвига, эксплуатационная стойкость и циклическая долговечность модифицированного чугуна.

Литий введен как сильный раскислитель и сфероидизатор графита, повышаюшающий циклическую трещиностойкость, модуль сдвига, механические и эксплуатационные свойства. его содержание принято от 6 мас.%, с которого начинает проявляться его сфероидизирующее и упрочняющее влияние и ограничено концентрацией 13 мас.%, выше которой повышаются угар и нестабильность механических свойств, снижаются ударная вязкость и циклическая долговечность.

Кобальтовый порошок стабилизирует процесс модифицирования и повышает треличение ударной вязкости и циклической долговечности отмечается с содержания 11 мас.%, а при увеличении кобальтового порошка более 15 мас.% снижается модифицирующая способность смеси, увеличивается твердость чугуна и снижаются ударная вязкость, циклическая трещиностойкость.и модуль сдвига

Введение 10-17 мас,% окиси меди обеспечивает снижение и выравнивание твердости чугуна, повышение графитизирующей способности, литейных свойств, дисперсности и равномерности структуры, что приводит к повышению ударной вязкости, предела текучести, циклической долговечности чугуна в отливках после термообработки. При концентрации ее менее 10 мас.% отмечается повышение твердости и снижение пластических свойств и циклической долговечности, а при увеличении концентрации более 17 мас.% увеличиваются ликвация, отсер, неоднородность структуры чугуна в отливках, что приводит к снижению ударной вязкости, циклической долговечности и стабильности механических свойств, Борная кислота в количестве 18 — 25 мас. j обеспечивает дополнительное модифицирование чугуна бором, повышение графитизирующей способности чугуна, снижение твердости, повышение предела текучести и циклической трещиностойкости.

Верхний предел концентрации борной кислоты в смеси ограничен содержанием 25 мас.%, выше которого увеличивается неоднородность структуры и циклическая трещиностойкость чугуна в отливках и снижаются эксплуатационные свойства и модуль сдвига и предел текучести. При снижении концентрации борной кислоты менее

18 мас.% отмечаются низкие характеристи1788026

Таблица 1 ки механических свойств и степени графитизации чугуна.

Силикобарий введен как эффективная раскисляющая, модифицирующая и графитизирующая добавка, повышающая ударную вязкость и циклическую трещиностойкость. При его содержании более 23 мас.% повышается угар смеси, неоднородность структуры и снижается циклическая трещиностойкость, Механические свойства.

При концентрации силикобария до 15 мас.% снижается графитизирующая способность смеси, увеличивается содержание перлита в структуре, что снижает пластические свойства и эксплуатационные сВоАсТва, циклическую долговечность.

Пример. Плавки чугунов проводят дуплекс-процессом вагранка-индукционный миксер. Для обработки используют чугуны следующего состава, мас.%: углерод

2,8-2,85, кремний 1,6-1.7, марганец 0,5-0,6, хром 0.03 — 0,04, сера 0,03-0,04, фосфор

0,05 — 0,06 и железо — остальное. Для модифицирования чугуна используют 5 составов предложенной модифицирующей смеси и известную модифицирующую смесь в количестве 0.2% от массы расплава.

Модифицирующие смеси изготовляют механическим перемешиванием порошков борной кислоты (ГОСТ 18704-78), окиси меди (ТУ 78-21-355-85); нитридов ци ркония (ТУ

6-09-4050-75), кобальтового порошка (ГОСТ

9721-79), измельченного до фракции 0,5-2 мм силикобария СБЗО (ТУ 14-5-116-79), лития Л Э-1 (ГОСТ 8774-78) и магния Мг1 (ГОСТ

804-72).

Составы модифицирующих смесей представлены в табл.1. Из модифицированного чугуна отливают технологические пробы. образцы для механических испытаний 10 — 45 мм и трубные заготовки, Технологические свойства модифицированных чугунов определяют на стандартных литых пробах, а механические свойства на образ5 цах диаметром 10 мм, Испытания на циклическую долговечность определяют на трубных заготовка диаметром 30 — 35 мм.

Эксплуатацйонную стойкость определяют при испытайии цилиндрических образцов в

10 условиях ударноусталостных испытаний.

В табл,2 приведены механические и технологические свойства модифицированных чугунов. Как видно из табл,2, чугуны, модифицированные предложенной смесью со15 ставов 2, 3 и 4 обладают более высокими механическими свойствами, циклической долговечностью и эксплуатационной стойкостью, чем при модифицировании их известной смесью оптимального состава (опыт

20 1), Применение предложенной модифицирующей смеси позволит улучшить эксплуатационную стойкость и механические свойства.

25 Формула изобретения

Модифицирующая смесь, содержащая борную кислоту, окись меди и силикобарий, о т л и ч а ю щ.а я с я тем, что, с целью повышения циклической долговечности чу30 гуна, она дополнительно содержит нитриды циркония, кобальтовый порошок, литий и магний при следующем соотношении компонентов, Mac,%:

Борная кислота 18 — 25;

35 Окись меди 10 — 17;

Силикобарий . 15 — 23;

Нитриды циркония 12 — 17;, Кобальтовый порошок 11 — 15;

Литий 6 — 13;

40 Магний 6 — 12.

1788026

Таблица 2

Составитель Б.Святкин

Техред M,Moðãåíòàë Корректор Н,Ревская

Редактор

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

Заказ 49 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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