Комплексный модификатор чугуна

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт технологии металлов Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Карпенко Михаил Иванович Марукович Евгений Игнатьевич Сусло Петр Петрович Псырков Николай Владимирович Бадюкова Светлана Михайловна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт технологии металлов Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Комплексный модификатор чугуна, содержащий ферросилиций и графит, отличающийся тем, что в качестве графита содержит графит измельченный и дополнительно ферросплав, содержащий 6,5-8,5 мас.магния, при следующем соотношении компонентов, мас.ферросилиций 25-40 ферросплав, содержащий 6,5-8,5 мас.магния 25-40 графит измельченный остальное. 2. Модификатор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве ферросплава содержит отсев модификатора ФСМг 7 фракции до 0,2 мм, а ферросилиций содержит не менее 0,5-1,0 мас.алюминия. Изобретение относится к литейному производству, именно к комплексным порошковым модификаторам для обработки жидкого чугуна при производстве тонкостенных и разностенных отливок из серых перлитных чугунов СЧ 20, СЧ 25 и СЧ 30 без отбела. Известна модифицирующая смесь 1, содержащая, мас.силикокальций 30-40 графит 5-10 криолит 5-10 алюминий 2-6 карбид кальция остальное. Этот модификатор хорошо раскисляет и науглероживает чугун, но не обеспечивает существенного измельчения структуры и повышения механических свойств модифицированного чугуна в отливках. 9935 1 2007.10.30 Известен также модификатор 2 следующего химического состава, мас.кремний 20-60 редкоземельные металлы 15-50 алюминий 1-10 медь 0,2-10 кальций 1-10 магний 0,4-8 железо остальное. Этот модификатор повышает механические свойства, но в тонкостенных отливках отмечается значительный отбел. Кроме того, он имеет низкую продолжительность модифицирующего эффекта. Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является комплексный порошковый модификатор 3, содержащий мас.ферросилиций 20-30 силикокальций 30-40 графит остальное. Комплексный модификатор в виде механической смеси фракции 0,5-2,0 вводят в ковш одновременно с выпуском в него металла в количестве 0,25-0,5 от массы жидкого металла. Модифицирующий эффект такой смеси сохраняется в течение 10 мин и обеспечивает в отливках следующие характеристики макроструктуры и механических свойств дисперсность перлита в отливках ПД 1,4 и ПД 1,6 среднее содержание перлита в металлической основе - 85-95 длина включений пластинчатого графита - от 90 до 360 мкм распределение включений графита в структуре - в виде колоний (ПГр 3) и веточное (ПГр 5). Твердость чугуна в отливках - 85-100 предел прочности при изгибе - 320-350 МПа вязкость разрушения - 7-12 МПам-3/2 ударная вязкость - 6,7-9,0 Дж/см 2. Недостатком этого модификатора является низкая дисперсность перлита и графита в структуре модифицированного чугуна, что снижает предел прочности чугуна при изгибе и упруго-пластические свойства чугуна. Задача изобретения - повышение дисперсности структуры и упруго-пластических свойств чугуна в отливках. Поставленная задача решается тем, что комплексный модификатор чугуна, содержащий ферросилиций и графит, причем в качестве графита используют графит измельченный, дополнительно содержит ферросплав, содержащий 6,5-8,5 магния при следующем соотношении компонентов, мас.ферросилиций 25-40 магнийсодержащий ферросплав с 6,5-8,5 магния 25-40 графит измельченный остальное. Комплексный модификатор может содержать также вместо ферросплава отсев магнийсодержащего модификатора ФСМг 7 фракции до 0,2 мм, а ферросилиций - не менее 0,51,0 алюминия. Введение в состав комплексного модификатора магнийсодержащего ферросплава оказывает стабилизирующее влияние на структуру и свойства серого чугуна в отливках, существенно повышая дисперсность структуры и упруго-пластических свойств. При концентрации его в модификаторе менее 25 снижается эффективность модифицирующего эффекта, предел упругости и другие механические свойства. При увеличении концентрации его более 40 увеличивается угар модификатора и снижаются дисперсность структуры и стабильность механических свойств. Содержание магния в ферросплаве определено опытным путем. При содержании в составе комплексного модификатора от 25 до 40 отсева модификатора ФСМг 7 повышается дисперсность металлической основы и графита, он оказывает стабилизирующее влияние на структуру и свойства чугуна, сопро 2 9935 1 2007.10.30 тивляемость ударным нагрузкам. При содержании в модификаторе менее 25 отсева ФСМг 7 упруго-пластические свойства и дисперсность структуры недостаточны, а при увеличении его более 40 увеличивается отбел и снижаются характеристики ударной вязкости и пластических свойств. В состав модификатора входит ферросилиций, снижающий отбел чугуна в тонкостенных отливках, стабилизирующий структуру и упруго-пластические свойства чугуна. При содержании его до 25 его модифицирующее и стабилизирующее влияние недостаточно,эффективность модифицирования снижается и в тонкостенных отливках наблюдается отбел. При увеличении содержания его более 40 происходит укрупнение графитовых включений на рабочей поверхности отливок, что приводит к снижению упруго-пластических свойств. Ферросилиций 751 в совокупности с отсевом модификатора ФСМг 7 оказывает более эффективное влияние на структуру и свойства чугуна, чем ферросилиций без алюминия марки ФС 75. Использование измельченного графита в количестве, указанном в формуле изобретения, исключает отбел чугуна в тонкостенных отливках, повышает стабильность структуры и упруго-пластических свойств. Пример. Для модифицирования использовали чугун, выплавленный в индукционной печи ИЧТ 31/05, содержащий, мас.углерод 3,2 кремний 1,35 марганец 0,5 сера 0,015 фосфор 0,05 азот 0,03 и железо - остальное. Комплексные модификаторы вводили в подогретые ковши в виде механической смеси в количестве 0,35-0,5 от массы жидкого металла. Модификаторы вводят в полиэтиленовых пакетах. Для проведения испытаний были подготовлены комплексные модификаторы с различным количеством ингредиентов. Для получения сравнительных данных параллельно с предложенными составами комплексных модификаторов (табл. 1) производили известный модификатор оптимального состава, подготовленный измельчением в щековой дробилке до гранул от 0,5 до 2,0 мм. Результаты сравнительных испытаний комплексных модификаторов приведены в табл. 2. В составы 7-11 предложенного модификатора вводили отсев комплексного модификатора ФСМг 7, выпускаемого в соответствии с ТУ 14-6-134-86 и содержащего 45-55 кремния 6,5-8,5 магния 0,3-1,0 редкоземельных металлов 0,2-1,0 кальция до 1,2 алюминия железо - остальное, и ферросилиций е 75 А 1. Таблица 1 Содержание компонентов в комплексных модификаторах, мас.КомМагнийсоплексный Ферро- Ферро- Силикодержащий Отсев модификаГрафит модифи- силиций силиций кальций ферросплав тора ФСМг 7 по измельчен 75 катор ФС 75 СК 30 с 6,5-8,5 ТУ 14-5-134-86 ный 1 магния 1 извест 25 35 40 ный 2 25 40 35 3 35 35 30 4 40 25 35 5 21 45 34 6 45 22 33 7 25 40 35 8 35 35 30 9 40 25 35 10 21 45 34 11 45 22 33 3 9935 1 2007.10.30 Таблица 2 КомХарактеристики микроструктуры Механические свойства плексУдарДлина Металло- Предел Вязкость ный Тверная моди- Дисперсность графи- Форма графиче- прочности разрудость,вязперлита та, графита ская при изги- шения,фика кость,мкм основа бе, МПа МПам-3/2 тор Дж/см 2 1 извест- ПД 1,4 ПД 1,6 90-120 ПГФ 2 П 85, Ф 10 335-350 6,1-11 93-97 7,1-8,5 ный 2 ПД 0,5 ПД 1,0 70-82 ПГФ 2 П 92, Ф 8 420-450 13-17 98-102 11-13 ПГФ 2,3 ПД 0,3 ПД 0,5 50-75 П 92, Ф 8 445-470 14-18 102-106 12-15 ПГФ 4 ПГФ 4,4 ПД 0,3 ПД 0,5 35-60 П 96, Ф 4 450-480 17-21 104-108 13-17 ПГФ 2 5 ПД 1,4 ПД 1,6 85-90 ПГФ 4 П 85, Ф 15 350-375 6,5-7,2 105-109 6,2-7 1206 ПД 1,6 ПД 1,4 ПГФ 1 П 90, Ф 10 330-355 6,1-6,7 87-93 5,7-6,2 145 7 ПД 0,4 ПД 0,6 67-87 ПГФ 2 П 92, Ф 8 355-370 6,3-12 95-102 11,2-14 8 ПД 0,3 ПД 0,6 35-50 ПГФ 2 П 96, Ф 4 461-490 18-22 105-108 14-18 9 ПД 1,0 ПД 1,6 85-95 ПГФ 1 П 90, Ф 10 340-360 6,7-8,3 92-97 6,5-7,2 11210 ПД 1,0 ПД 1,4 ПГФ 4 П 85, Ф 15 320-355 6,3-7,5 91-95 6,8-7,4 120 Изучение дисперсности перлита и других характеристик микроструктуры модифицированного чугуна в отливках производили в соответствии с требованиями ГОСТ 3441-87. При оценке графита в структуре определяли форму и размеры влечений, а при исследовании металлической основы - содержание перлита и феррита в структуре стандартных образцов 30 мм, которые использовали для механических испытаний. Ударную вязкость определяли на образцах 101055 мм без надреза. Как видно из табл. 2, предлагаемый комплексный модификатор обеспечивает повышение дисперсности структуры чугуна и упруго-пластических свойств в большей степени,чем известный. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4