SU836118A1 - Способ модифицировани чугуна - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к литейному производству и может найти примен ние в литейных цехах при производстве отливок из серого чугуна с повышенными прочностными характеристиками .

Наиболее распространенными модификаторами серого чугуна с пластинчатым графитом  вл ютс  ферросилиций ФС-75 и силикокальций.

Первый очень легко усваиваетс  металлом и применение размолотых его добавок в количестве до 0,5% не представл ет особых трудностей. Использование силикокальци  требует дл  полного растворени  более высоких- температур жидкого чугуна и поэтому ограничиваетс  литейными цехами , имеющими электроплавку чугуна или дуплекс-процесс.

Общим недостатком известных способов модифицировани  чугуна ферросилицием , силикокальцием, а также редкоземельным модификатором или их комплексёи и  вл етс  резкое ослабление или даже полное отсутствие модифицирующего эффекта при попытках модифицировать мА иностроительные чугуны с повышенным содержанием крекни .

Известен способ, заключающийс  в обработке жидкого доменного чугуна жидкой сталью, содержащей 0,15% С в количестве 7-15%. Врем  обработки металла во встр хивакием ковше 20 мин, затем в ковш добавл ют 7 кг FeSi и 1,5 кг FeMn из расчета на 1 т расплава flj.

Добавление такого количества ста,C ли в доменный чугун неизбежно приводит к существенному изменению химического состава металла, т.е. к по влению новой, отличной от исходного чугуна композиции. При этом резко

5 уменьшаетс  колинество углерода и кремнич. Указанное решение имеет целью устранить опель графита в доменном чугуне и сделать его пригодным , дл  изготовлени  машиностроитель0 ных отливок непосредственно после выпуска из доменной, печи и обработки, исключив разбивку чугуна в чушки и повторный переплав. Сама продолжительность обработки.(20 мин) пред5 полагает отсутствие какого-либо модифицирующего эффекта, а именно целью возможно более полно и равномерно перемешать расплавы и выровн ть их состав. Назначение известного способа устранить повторный пер плав чушкового чугуна со стальным ломом дл  получени  машиностроитель ного чугуна и получить машиностроительный чугун, добавив к доменному чугуну 15% жидкой стальной шихты (обычные нормы стали 5-15%, Цель изобретени  состоит в раз{5а ботке способа модифицировани , псзвол к цего стабильно повысить механические свойства машиностроительны серых чугунов, в том числе чугунов с повышенным содержанием кремни . Согласно изобретению поставленна  цель достигаетс  тем, что в исходный жидкий чугун непосредственно перед разливкой ввод т 1,55 вес.% модифицирующего расплава на железной основе, содержащего марганца б-15%и кремни  5-12%, При такой способе модифицировани во всем объеме металла возникает множество микроскопически неоднород ных по содержанию кремни  и марганца зон, плотность которых превышает все возможные значени , полученные при введении твердых добавок. Искусственное создание большого количества обогащенных кремнием и марганцем центров, неизбежно приводит к резкому изменению химического потенциала углерода в этих мес тах. При этом известно, что марганец резко, практически сильнее других элементов, уменьшает химический потенциал углерода, а кремний также резко его увеличивает. Таким образом, в расплаве будег создано множество ликвационных зон со значительным градиентом химического по тенциала углерода и минимальным шагом ликвации. Известно также, что графитизаци  железоуглеродистых сплавов протекает под действием так называемой восход щей диффузии углерода, т.е. направленной против градиента концентраций в зону со 100%-ным содержанием углерода (рост графитного включени ). Движущей силой процесса  вл етс  градиент хи-. мического потенциала углерода и поэ тому диффузи  атомов углерода в расплаве будет протек,ать в направлении уменьшени  градиента химическ го потенциала, а так как плотность таких микронеоднородностей после введени  жидкого модификатора будет весьма высокой, выделени  первичного графита будут малых размеров и равномерно распределены по всему объему. Это и полной мере относитс  и к созданию микронеоднородностей по кремнию и марганцу в аустените, что при превращении приводит к формированию наиболее дисперсного эвте тоида, прочностные характеристики к торого будут более высокими. Таким образом, добавление 1,5-5% жидкого сплава в чугун вызывает модафидирование структуры и свойств металла . Модифицирование чугуна по данному способу осуществл ют следующим образом. В отдельном плавильном агрегате, например индукционной тигельной печи , расплавл ют модификатор, содержащий , %: Мп 6-15, S1 5-12, железо остальное. Примеси углерода и хрома не лимитируютс . В качестве шихты можно использовать лом Б-22 и возврат стали Г13Л. В заполненный чугуном заливочный ковш добавл ют жидкий модификатор при температуре 1450-1500°С в количестве 1,5-5,0% в зависимости от требуемых механических свойств чугуна . Более прочный металл получаетс  при большей добавке модификатора. Модифицированный чугун разливают в формы в возможно более короткое врем , но не позднее, чем через 5 мин после модифицировани . Пример 1. Исходный чугун, содержащий, %.: С 3,5, Si 2,31, МпО,85, Сг 0,115, S 0,025, модифицировали по предлагаемому способу модификатором на основе железа, содержаащм, %: Мп 8,37, Si 6,04, С 1,2, Сг 1,28. Дл  сравнени  указанный исходный чугун также модифицировали молотым ферросилицием Си 75. Результаты испытаний полученных сплавов приведены в табл. 1. таблица 1 Вариант сплава I Г f, мм j НВ Пример 2. Исходный чугун, содержащий,%: С 3,65, Si 2,58, Мп 0,92, С г 0,16, S остальное, модифицировали по предложенному способу модификатором на основе железа, содержащим,%: Мп 7,76, Si 6,8, С 1,48, С г 1,1. Результаты испытаний полученных чугунов приведены в табл. 2-. Металлографические исследовани  чугунов, полученных описанным способом модифицировани , показали, что их упрочнение происходит в основном за счет изменени  дисперсности эвтектоида и устранени  структурно свободного феррита. Таблица 2 Вариант сплава I (Т f, мм 1

Исходный чугун 37,0 3,3 187

Исходный чугун +2% жидкого модификатора 41,5 3,3 207

Исходный чугун +4% жидкого модификатора 43,3 3,7 217

Лабораторные исследовани  показали что описываемый способ модифицировани  обеспечивйет стабильное повышение прочностных характеристик серых чугунов, в том числе и в высококремнистых композици х, попытка модифицировать которые известными способами не приносит положительных результатов. Осо.бенностью способа  вл етс  также то, что, несмотр  на резкое повышение механических свойств модифицированного чугуна.

Claims (1)

1. Патент Японии №21095, кл. 11 в 1. опублик. 1971 (прототип). например с СЧ 12-28 до СЧ 28-48, величина отбела не возрастает и сохран етс  хороша  обрабатываемость, хот  твердость повышаетс . Ожидаемый экономический эффект - 500-600 тыс.руб.