RU2652932C1 - Способ внепечного модифицирования чугунов и сталей - Google Patents
Способ внепечного модифицирования чугунов и сталей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2652932C1 RU2652932C1 RU2017116133A RU2017116133A RU2652932C1 RU 2652932 C1 RU2652932 C1 RU 2652932C1 RU 2017116133 A RU2017116133 A RU 2017116133A RU 2017116133 A RU2017116133 A RU 2017116133A RU 2652932 C1 RU2652932 C1 RU 2652932C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- modifier
- metal
- refractory ceramic
- particles
- mass
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 21
- 238000012986 modification Methods 0.000 title claims description 12
- 230000004048 modification Effects 0.000 title claims description 12
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 title abstract description 10
- 239000003607 modifier Substances 0.000 claims abstract description 46
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 40
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000011214 refractory ceramic Substances 0.000 claims abstract description 20
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 claims abstract description 14
- 230000001012 protector Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 235000000396 iron Nutrition 0.000 claims abstract description 12
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 11
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 10
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 11
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 8
- 230000000051 modifying effect Effects 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 229910001208 Crucible steel Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 6
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 5
- 229910001060 Gray iron Inorganic materials 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010451 perlite Substances 0.000 description 3
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 description 3
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 3
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 2
- LYKJEJVAXSGWAJ-UHFFFAOYSA-N compactone Natural products CC1(C)CCCC2(C)C1CC(=O)C3(O)CC(C)(CCC23)C=C LYKJEJVAXSGWAJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013068 control sample Substances 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 239000013528 metallic particle Substances 0.000 description 2
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007847 structural defect Effects 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C1/00—Refining of pig-iron; Cast iron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургии черных металлов, а именно к внепечным способам модифицирования чугунов и сталей тугоплавкими керамическими частицами. Способ включает введение в ковш или форму при разливке жидкого металла модификатора, содержащего тугоплавкие керамические наноразмерные частицы и металл-протектор. Модификатор вводят в расплавленный металл в количестве 0,01-0,2 мас.% в пересчете на тугоплавкие керамические наноразмерные частицы, полученные методом СВС и представляющие собою смесь карбидов вольфрама и титана при соотношении, (% ): WC : TiC=(40-80):(60-20), при этом соотношение металл-протектор: тугоплавкие керамические наноразмерные частицы в модификаторе составляет, (%): (50-75):(50-25). Изобретение позволяет получить чугуны и стали со стабильно высокими показателями физико-механических характеристик и повышенными показателями коррозионной стойкости к агрессивным средам. 1 табл.
Description
Изобретение относится к металлургии черных металлов, а именно к внепечным способам модифицирования чугунов и сталей тугоплавкими керамическими частицами, и позволяет повысить физико-механические свойства этих сплавов, а также коррозионную стойкость к агрессивным средам.
Тугоплавкие керамические нанодисперсные частицы, вводимые в расплавленный металл служат инокуляторами в процессе разливки, охлаждения и затвердевания расплава, и, являясь дополнительными центрами кристаллизации, снижают отрицательное влияние перегрева с одновременным ускорением и более равномерным затвердеванием металлов, обеспечивают улучшение качества получаемого металла за счет повышения дисперсности кристаллического зерна, плотности, химической и структурной однородности, улучшают морфологию и рассредотачивают неметаллические включения, снижают развитие дефектов макроструктуры, обеспечивая улучшение эксплуатационных характеристик металла.
Известен способ модифицирования чугунов и сталей (1. Пат. РФ №2121510, опубл. 10.11.1998 г.), в котором смесь тугоплавких дисперсных частиц и вещества-протектора, в качестве которого используют металлы или их смесь, вводят под струю расплавленного металла. Модификатор с размером частиц не более 0,1 мкм получают совместным размолом тугоплавких неметаллических частиц и вещества-протектора на воздухе или в инертной атмосфере при следующих соотношениях компонентов, масс. %: неметаллические частицы - 50-90, вещество-протектор - остальное. При этом для модифицирования чугунов оптимальное количество керамической части модификатора составляет 0,03%, а для стали - 0,02%.
Недостатком данного способа является то, что используются керамические порошки, полученные разными методами, которые отличаются по морфологии, размерам частиц, удельной поверхности, фазовому составу. Поэтому модификаторы даже одного и того же химического состава могут сильно отличаться между собой по модифицирующему действию, а это может приводить к нестабильности различных эксплуатационных характеристик получаемых сплавов.
Известен способ модифицирования непрерывнолитой стали (2. Пат. РФ 2394664, опубл. 20.07.2010 г.), который включает введение модификатора в виде порошка под струю металла во время разливки в количестве до 0,1 масс. % в пересчете на тугоплавкие керамические частицы. Модификатор содержит 50-90 масс. % тугоплавких керамических частиц, плакированных веществом-протектором. В первые 1-10 мин разливки вводят модификатор в количестве 0,03-0,06 масс. % от массы разливаемой за этот период стали в пересчете на тугоплавкие керамические частицы, а при дальнейшей разливке - в количестве 0,003-0,03 масс. % от массы разливаемой за этот период стали в пересчете на тугоплавкие керамические частицы. Заканчивают подачу модификатора за 0,5-1,0 мин до окончания разливки, при этом модификатор вводят посредством металлической ленты или проволоки, в которую его предварительно закатывают с линейным наполнением 5-500 г/м. Порошок-модификатор может также предварительно, перед закаткой в ленту, подвергаться гранулированию.
Способ позволяет улучшить равномерную обработку металла модификатором при непрерывной разливке, однако, он достаточно сложен, поскольку предполагает дискретное введение расчетного количества модификатора в расплав, к тому же способ предполагает довольно трудоемкую процедуру по подготовке модификатора методом закатывания в ленту или проволоку.
Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является способ внепечного модифицирования чугунов и сталей (3. Пат. РФ №2344180, опубл. 20.01.2009 г.), в котором под струю металла или непосредственно в форму при разливке металла вводили модификатор в виде порошка, содержащего 50-90 масс. % тугоплавких керамических частиц размером не более 0,1 мкм, плакированных веществом-протектором, при этом модификатор вводили в количестве 0,005-0,1 масс. % в пересчете на тугоплавкие керамические частицы, а в качестве вещества-протектора использовали хром или никель, или их смесь. Модификатор получали совместным размолом тугоплавких керамических частиц и вещества-протектора в планетарных и виброцентробежных мельницах.
Изобретение позволяет уменьшить зерна металла в 2-3 раза, увеличить содержание перлита в металлической основе, изменить форму графитовых включений с пластинчатой на розеточную, в результате чего повышается коррозионная стойкость стали и чугунов, а также их стойкость к абразивному износу.
Недостатком данного способа является то, что в нем используются модификаторы, полученные разными методами, поэтому модификаторы даже одного и того же химического состава могут отличаться по морфологии, размерам частиц, удельной поверхности, фазовому составу, и это может сказываться на стабильности результатов по модифицированию.
Задача, решаемая заявляемым техническим решением, заключается в улучшении механических и эксплуатационных характеристик получаемых чугунов и сталей, и повышении их коррозионной стойкости к агрессивным средам.
Способ внепечного модифицирования чугунов и сталей, включающий введение в ковш или форму при разливке жидкого металла модификатора, содержащего тугоплавкие керамические наноразмерные частицы и металл-протектор, отличающийся тем, что модификатор вводят в расплавленный металл в количестве 0,01-0,2 масс. % в пересчете на тугоплавкие керамические наноразмерные частицы, полученные методом СВС и представляющие собою смесь карбидов вольфрама и титана при соотношении WC : TiC=(40-80):(60-20) масс. %, при этом соотношение металл-протектор: керамические частицы в модификаторе составляет (50-75):(50-25) масс. %.
Поставленная задача, решается благодаря тому, что в заявляемом способе внепечного модифицирования чугунов и сталей, включающем введение в ковш или форму при разливке жидкого металла модификатора, содержащего тугоплавкие керамические наноразмерные частицы и металл-протектор, модификатор вводят в расплавленный металл в количестве 0,01-0,2 масс. % в пересчете на керамические частицы, представляющие собой смесь карбидов вольфрама и титана при соотношении WC : TiC=(40-80):(60-20) масс. %, полученные методом СВС, при этом соотношение металл-протектор: керамические частицы в модификаторе составляет 50-75 : 50-25 масс.
Технический результат, получаемый от заявляемого способа, заключается в том, что при использовании в качестве модификатора тугоплавких наноразмерных композиций керамических частиц постоянного химического, фазового и гранулометрического состава, полученных методом СВС, в сочетании с механохимической обработкой их совместно с металлом-протектором, были получены чугуны и стали со стабильно высокими показателями физико-механических характеристик и повышенными показателями коррозионной стойкости к агрессивным средам.
Существенными отличительными признаками заявляемого технического решения являются:
- способ включает введение в расплав тугоплавких керамических наноразмерных частиц в количестве 0,01-0,2 масс. %;
- тугоплавкие керамические наноразмерные частицы получены методом СВС;
- тугоплавкие керамические наноразмерные частицы представляют собою смесь карбидов вольфрама и титана при соотношении WC : TiC=(40-80):(60-20) масс. %;
- соотношение металл-протектор: керамические частицы в модификаторе составляет 50-75 : 50-25 масс. %.
Технический результат заявляемого технического решения был получен благодаря совокупности существенных признаков.
Введение в расплав смеси тугоплавких наноразмерных частиц карбидов вольфрама и титана в количестве 0,01-0,2 масс. % позволяет для серого чугуна увеличить прочность, твердость, износостойкость, коррозионную стойкость, влиять на соотношение фаз (феррит ÷ перлит) - увеличивать перлитную составляющую; менять форму, длину и распределение графитовых включений (менять пластинчатый графит на более компактный); для стали увеличить прочность, пластичность, уменьшить размер зерна.
Введение в расплав тугоплавких наноразмерных частиц карбидов вольфрама и титана в количестве менее 0,01 масс. % не приводит к значительному улучшению результатов, в количестве - более 0,2 масс. % приводит к ухудшению свойств в результате так называемого эффекта «перемодифицирования».
Использование смеси тугоплавких наноразмерных частиц карбидов вольфрама и титана, полученных методом СВС по методике, описанной в пат. 4. №2508249, опубл. 27.02.2014, позволяет обеспечить стабильность и воспроизводимость результатов.
Использование смеси карбидов вольфрама и титана при соотношении WC : TiC=40-80 : 60-20 масс. % обусловлено условиями синтеза и связано с наличием необходимых фаз в продуктах реакции для эффективного модифицирования: 1) состав WC : TiC=80:20 содержит минимальное количество титана, при котором возможен СВС; 2) в составе WC : TiC=40:60 кроме продуктов реакции могут присутствовать лишь незначительные количества непрореагировавших исходных компонентов; 3) при концентрации WC менее 40% (TiC более 60%, соответственно) возможно наличие исходных компонентов которые могут приводить к дефектам структуры кристаллизующихся металлов и ухудшать их свойства.
Соотношение металл-протектор: керамические частицы в модификаторе, равное (50-75):(50-25) масс. %, позволяет хорошо перемешивать карбидные частицы с металлом в активаторе и применять к такой смеси различные методы компактирования.
Пример конкретного выполнения заявляемого способа.
Оценку эффективности модификаторов проводили при следующих условиях.
Объекты для модифицирования: серые чугуны и сталь 110Г13Л.
Модификаторы получали обработкой смеси карбидов вольфрама и титана, полученной методом СВС, в планетарно-центробежном активаторе в течение 40-60 секунд с одним или несколькими металлами-протекторами из следующего списка: железо, кобальт, медь, никель, хром, цирконий. Выбор металлов-протекторов обусловлен предварительными экспериментами по модифицированию и условиями СВС (например, возможен синтез карбидов вольфрама и титана в присутствии кобальта или никеля в реакционной смеси).
Модификаторы использовали в виде порошков или таблеток. Компактирование порошков проводили с использованием органических связок (методы компактирования модификаторов описаны в (5. В.А. Полубояров, З.А. Коротаева, А.А. Жданок, В.А. Кузнецов, Н.В. Степанова. Внутриформенное модифицирование чугунов. Исследование влияния модификаторов на основе карбида кремния на процессы кристаллизации серого чугуна. Сообщение 1. Известия ВУЗов. Черная металлургия. Том 57, №6 (2014), с. 20-24).
Выплавку серого чугуна проводили в индукционных печах со следующими характеристиками: емкость тигля 400-750 кг, футеровка кислая (кварц и 3% борной кислоты).
Заливку чугуна в литейные формы осуществляли при температуре 1350-1380°С.
Литейная форма для чугуна представляет собой систему из стояка посредине и шести цилиндров вокруг стояка длиной до 300 мм и диаметром 30-40 мм. Заливка металла производится в центральную часть (стояк посредине заготовки) откуда металл сифонной заливкой (снизу вверх) поступает в цилиндрические заготовки, которые далее используются для проведения различных испытаний. Перед заливкой в стояк литейной формы устанавливали два керамических фильтра, между которыми помещали модификатор, такое решение препятствует всплыванию модификатора. В качестве материала для изготовления литейных форм использовали сухие песчано-глинистые смеси (ПГС) и холодно-твердеющие жидкостекольные смеси из кварцевого песка (ХТС).
Модифицирование чугуна проводили в ковше или в форме (масса металла в форме - 19-40 кг). При модифицировании чугуна в форме из одного ковша одновременно заливали до десяти образцов (девять образцов с различными модификаторами, завернутыми в алюминиевую фольгу, один - без модификатора, на нижний фильтр помещали пустую алюминиевую фольгу).
При модифицировании чугуна в ковше использовали количество металла, необходимое для заливки одной или двух форм.
Для исследования влияния концентрации модификатора на коррозионную стойкость чугуна использовали только стояк формы (форма в виде «стакана»).
Среднее значение временного сопротивления на разрыв брали по шести данным, что обеспечивало корректность получаемых результатов.
Для характеристики твердости материалов использовали метод Бринелля. Измерения проводили в различных точках образца (не менее пяти отпечатков) и сравнивали их со значениями, полученными при исследовании контрольного образца.
Коррозионную стойкость исследовали по ГОСТ 9.908-85 на двух подготовленных образцах чугуна (модифицированном и контрольном). Для измерения относительной коррозионной стойкости образцы должны иметь примерно одинаковый диаметр и высоту, т.е. поверхность, контактирующая с агрессивной средой, должна быть одинаковой. Испытания проводили в 25%-ной соляной кислоте (выдерживали образцы в течение 24 часов при комнатной температуре).
Относительную износостойкость (относительно контрольного образца) определяли по ГОСТ 17367-71 в процессе испытания на абразивное изнашивание при трении о закрепленные абразивные частицы.
Выплавку стали (110Г13Л) проводили в печи ДС6-Н1 по технологии переплава легированных отходов. Масса металла 5,5 т. Температура стали на выпуске (в ковше) - 1460°С.
Модифицирование стали проводили в форме (масса металла - 125 кг); во всех опытных формах были предусмотрены и залиты по две приливные пробы типа «топорик» для определения механических свойств и микроструктуры.
У образцов стали определяли изменение временного сопротивления разрыву, σb, (%), изменение относительного удлинения, δ, (%); оценку величины зерна проводили по ГОСТ 5639.
В таблице 1 даны составы модификаторов, их концентрации в сплаве и свойства образцов чугуна (плавки 1-7) и стали (плавка 8).
Анализ макроструктуры показывает не только уменьшение размеров зерна, но и появление новых фаз.
Уменьшение прочности, а затем возрастание показателей после естественного «старения» или термообработки (отпуска) говорит о возможности затвердевании отливок чугуна в метастабильном состоянии.
Применение модификаторов на основе смеси нанодисперсных карбидов вольфрама и титана, полученных методом СВС в сочетании с механохимической обработкой, позволяет для серого чугуна увеличить предел прочности при растяжении до 29,4%, относительную износостойкость - до 69%, относительную коррозионную стойкость в соляной кислоте - в 1,4 раза, причем в толстых отливках - более чем в 2,5 раза.
К тому же в определенных условиях модификаторы позволяют одновременно увеличить твердость до 13%, предел прочности при разрыве - до 20%, износостойкость - до 69%, коррозионную стойкость - в 1,3 раза.
Модификаторы влияют на соотношение фаз (феррит ÷ перлит) - увеличивают перлитную составляющую; меняют форму, длину и распределение графитовых включений (меняют пластинчатый графит на более компактный).
Кроме этого модифицированные в форме и ковше образцы, отличаются между собой распределением и формой графитовых включений.
Для стали (110Г13Л) применение модификаторов позволяет увеличить временное сопротивление разрыву на 18,0%; относительное удлинение на 40%; размер зерна уменьшить в 6-7 раз.
Claims (1)
- Способ внепечного модифицирования чугунов и сталей, включающий введение в ковш или форму при разливке жидкого металла модификатора, содержащего тугоплавкие керамические наноразмерные частицы и металл-протектор, отличающийся тем, что модификатор вводят в расплавленный металл в количестве 0,01-0,2 мас.% в пересчете на тугоплавкие керамические наноразмерные частицы, полученные методом СВС и представляющие собою смесь карбидов вольфрама и титана при соотношении,(%): WC : TiC = (40-80):(60-20), при этом соотношение металл-протектор: тугоплавкие керамические наноразмерные частицы в модификаторе составляет, (% ): (50-75):(50-25).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017116133A RU2652932C1 (ru) | 2017-05-05 | 2017-05-05 | Способ внепечного модифицирования чугунов и сталей |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017116133A RU2652932C1 (ru) | 2017-05-05 | 2017-05-05 | Способ внепечного модифицирования чугунов и сталей |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2652932C1 true RU2652932C1 (ru) | 2018-05-03 |
Family
ID=62105598
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017116133A RU2652932C1 (ru) | 2017-05-05 | 2017-05-05 | Способ внепечного модифицирования чугунов и сталей |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2652932C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2781940C1 (ru) * | 2022-04-13 | 2022-10-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук | Способ модифицирования стали |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61149428A (ja) * | 1984-12-24 | 1986-07-08 | Hitachi Metals Ltd | 球状黒鉛鋳鉄 |
US4838956A (en) * | 1987-04-16 | 1989-06-13 | Mazda Motor Corporation | Method of producing a spheroidal graphite cast iron |
RU2344180C2 (ru) * | 2007-02-21 | 2009-01-20 | Владимир Александрович Полубояров | Способ внепечного модифицирования чугунов и сталей |
RU2394664C1 (ru) * | 2009-05-20 | 2010-07-20 | Открытое акционерное общество "Западно-Сибирский металлургический комбинат" | Способ модифицирования непрерывнолитой стали |
-
2017
- 2017-05-05 RU RU2017116133A patent/RU2652932C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61149428A (ja) * | 1984-12-24 | 1986-07-08 | Hitachi Metals Ltd | 球状黒鉛鋳鉄 |
US4838956A (en) * | 1987-04-16 | 1989-06-13 | Mazda Motor Corporation | Method of producing a spheroidal graphite cast iron |
RU2344180C2 (ru) * | 2007-02-21 | 2009-01-20 | Владимир Александрович Полубояров | Способ внепечного модифицирования чугунов и сталей |
RU2394664C1 (ru) * | 2009-05-20 | 2010-07-20 | Открытое акционерное общество "Западно-Сибирский металлургический комбинат" | Способ модифицирования непрерывнолитой стали |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2781940C1 (ru) * | 2022-04-13 | 2022-10-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук | Способ модифицирования стали |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101698895B (zh) | 低成本制备高延伸率球墨铸铁件的方法 | |
Bazdar et al. | Effect of sulfur on graphite aspect ratio and tensile properties in compacted graphite irons | |
Olejnik et al. | Local composite reinforcements of TiC/FeMn type obtained in situ in steel castings | |
Razaq et al. | Influence of alloying elements Sn and Ti on the microstructure and mechanical properties of gray cast iron | |
Sinha et al. | Utilization of industrial waste as mold material and its effect on the evolution of microstructure and mechanical properties of Al–Si (A319) alloy | |
Riebisch et al. | Microstructure of as-cast high-silicon ductile iron produced via permanent mold casting | |
US4224064A (en) | Method for reducing iron carbide formation in cast nodular iron | |
RU2652932C1 (ru) | Способ внепечного модифицирования чугунов и сталей | |
Liu et al. | Effect of carbon equivalent on thermal and mechanical properties of compacted graphite cast iron | |
JP2005528522A (ja) | 鋳造銑鉄処理用のミクロひけ巣を防止する接種合金 | |
WO2004022791A1 (en) | Method for production of ductile iron | |
CN102644017A (zh) | 一种球墨铸铁件的脱蜡铸造工艺 | |
Górny et al. | Role of Titanium in Thin Wall Vermicular Graphite Iron Castings Production | |
Bočkus et al. | Production of ductile iron castings with different matrix structure | |
Bockus et al. | Influence of the section size and holding time on the graphite parameters of ductile iron production | |
WO2012164581A2 (en) | A process for producing reinforced aluminum-metal matrix composites | |
JP2634707B2 (ja) | 球状黒鉛鋳鉄の製造方法 | |
JP2007327083A (ja) | 球状黒鉛鋳鉄及びその製造方法 | |
Mishra et al. | Effect of Sn Alloying on the Microstructural Features and Mechanical Properties of Gray Cast Iron | |
RU2697134C1 (ru) | Чугун и способ его получения | |
Singh et al. | Improvement of Nodularity Value of Graphite in Ductile Iron and Its Effect on Mechanical Properties | |
CN109972051B (zh) | 一种钇元素变质高硬度合金及其铸造方法 | |
JP2626417B2 (ja) | 鋳型内黒鉛球状化処理合金及び黒鉛球状化処理方法 | |
Patel et al. | Influence of Ca-Ba and Sr Base Inoculants on Metallurgical and Mechanical Properties of Grey and Ductile Cast Irons | |
JPH03130344A (ja) | 球状黒鉛鋳鉄及びその製造方法 |