1.5. МОДИФИКАТОРЫ

1.5.1.Получение высококачественного чугуна за счет изменения его структуры достигается обработкой расплава модификаторами. Модификаторами называют вещества, которые существенно изменяют структуру и свойства обрабатываемого металла. Модификаторы подразделяют на графитизирующие, стабилизирующие и сфероидизирующие. При вводе в ковш расход модификаторов составляет 1-3 кг на тонну чугуна, при вводе в струю при заливке форм расход модификаторов может быть уменьшен в 2 раза.

1.5.2. При получении отливок из серого чугуна чаще всего применяют графитизирующие модификаторы, которые измельчают и формируют равномерно распределенный графит, устраняют отбел, нейтрализуют вредное влияние азота, предотвращают возникновение дефектов газоусадочного характера. Химический состав графитизирующих модификаторов приведен в табл. 25. В обозначении модификаторов используются названия химических элементов и редкоземельных металлов (РЗМ) : Fe-железо; Si- кремний; Ca-кальций; Al- алюминий; Cr-хром; Cu- медь Ce-церий; B-бор; Sr-стронций; Mn- марганец; Ti-титан; Mg-магний; C-углерод; Sn-олово; Ba-барий; La-лантан; РЗМ- редкоземельные металлы.

Таблица 25. Модификаторы для графитизирующей обработки чугуна

Модификатор

                          Массовая   доля     элемента, %

крем

ния

каль

ция

алюминия

ба

рия

цирко

ния

церия

мар

ганца

прочее

Fe-Si

   75,0

0,5-1,0

0,1-2,5

     -

     -

    -

     -

      -

Fe-Si-Sr

    75,0

 1,0

0,1-2,5

     -

     -

     -

     -

0,6-1,0 Sr

Fe-Si-Mn

60,0  -65,0

1,0 -2,5

0.5-1,0

  -

   -

   -

4,0-6,0

      -

Fe-Si-Mn-Sr

60,0 -65,0

   -

   -

   -

5,0-7,0

   -

5,0-7,0

       -

Ft-Si-Mn-Sr-Ti

60,0-65,0

1,5-2,5

 1,0-1,5

   -

 5.5

   -

 6.5

 0.2Ti

Ft-Si-Zr

60,0-80,0

2,0-2,5

1.5

   -

 1.5

   -

   -

       -

Fe-S-Mn-Ba

60,0-65,0

1,5-3,0

1,0-1,5

4,0-6,0

   -

   -

   -

9,0-12,0 Sr

Силикомиш

металл

45,0-55,0

1,0-3,0

3,0-5,0

   -

   -

 10,0

    -

30,0-33,0

РЗМ

Si-Ca

55,0-65,0

10,0-30,0

1,0-2,0

   -

   - 

   -

   -

     -

Si-Ca-Al

30,0-50,0

20,0-25,0

5,0-15,0

  -

   -

    -

   1,5

     -

Si-Ca-Zr

30,0

 25,0

   -

   -

12,015,0

   -

   -

     -

Si-Ca-Ti-Ce

25,0-35,0

15,0-25,0

    -

   -

   -

  10,0

10,0-15,0

      -

Si-Ca-Ti-Ce

   36,0

 18,0

   2,5

   -

   -

   8,0

   -

4,5Ti

4,0La

Si-Ca-Zr-Ce

    30,0

24,0-26,0

     -

   -

12,0-15,0

14,0-16,0

   -

    -

Si-Ce-B-Mg

    38,0   

 28,0

    2,0

   -

    -

   -

    -

 2,6 B

  5.0 Mg

Si-Ca-Ba-Al-Mg

62,0-66.0

10,0-14,0

7,0-12,0

1,0-3,0

   -

   -

    -

1,0-3,0 C

Si-Ca-Ba

60,0-65,0

18,0-25,0

  1,5

 3,0-7,0

   -

   -

    -

       -

Si-Zr

47,0-52,0

   -

    -

   -

35,0-40,0

   -

    -

       -

Si-Ti

20,0-25,0

    -

    -

   -

   -

    -

     -

       -

Si-Mn

47,0-54.0

    -

    -

   -

   -

    -

 20,0-25,0

       -

Si-Ni

30,0

   -

    -

   -

   -

    -

     -

70 Ni

Cr-Si-Mn-T-Ca

15,0-21,0

  1,0

    -

   -

   -

    -

14,0-16,0

28,0-32,0 Cr

1,0 Ti

Ca-Si-Ti

45,0-90,0

5,0-8,0

     -

   -

   -

    -

     -

9,0-11,0Ti

Cu-Ca-Si-Sn-AL-C

28,0

14,0

   0,5

   -

   -

    -

     -

52,0 Cu

5,0 Sn

8,0 C

МЦ-40

     -

   -

    -

   -

   -

 40,0

     -

6,0 Fe

54,0 РЗМ

МЦ-65

      -

    -

    -

   -

    -

  65,0

     -

6,0 Fe

54,0 РЗМ

Графит чистый Ги-8

     -

     -

     -

   -

     -

     -

     -

99,3  С

Графитизирующий моди

фикатор ГП

      -

     -

     -

    -

     -

     -

     -

99,0 С

Эскалой

     52,0

   9,0

   1,5

   -

    -

    -

      -

0,3Mg

0.5 C

MBC 21

48.0-52.0

6.0-9.0

3.0-6.5

2.0-5.0

    -

    -

      -

0,7-1,5Mg

24-26 C

MBC 32

30,0-90,0

9,0-16,0

      -

1,5-4,0

   -

   -

      -

40-50  C

1.5.3. Для всех модификаторов недостающим до 100% элементом является железо.

1.5.4. Высокое содержание алюминия способствует образованию пористости. Если необходимо устранить отбел без особого влияния на механические свойства чугуна ( например, на поршневых кольцах или других тонкостенных отливках) можно пользоваться наиболее простым и дешевым модификатором- черным графитом.
1.5.5. Введение в расплав редкоземельных металлов церий(Ce) и иттрий ( Y) в количестве 0,03-0,1% способствует графитизации чугуна, а в количестве 0,15-0,25 % приводит к получению вермикулярного графита(ВГ) и резкому повышению прочности и пластичности чугуна. Иттрий(Y) поставляется в виде различных сплавов- YFe, YSICa и др., а также в виде лигатуры, содержащей 30% РЗМ, 40-45% Si и 4,5% Y. Лигатуру 0,5-0,7% по массе используют для получения вермикулярного графита в низкосернистом чугуне.
1.5.6. При производстве ковкого чугуна применяют как стабилизирующие модификаторы, препятствующие образованию пластинчатого графита при повышенной концентрации углерода и кремния так и графитизирующие, которые способствуют сокращению времени отжига на ковкий чугун. Основными модификаторами ковкого чугуна являются висмут(Ві), сурьма(Sb), марганец(Mn), бор(B), алюминий (Al), теллур(Te), Mg-магний, Y- иттрий, S-сера, N2- азот, а также смеси и лигатуры из этих элементов. Модификаторы ковкого чугуна приведены в табл. 26.

Таблица 26. Модификаторы для ковкого чугуна

1.5.7. При модифицировании серого чугуна в целях получения чугуна с шаровидным или вермикулярным графитом используют сфероидизирующие модификаторы. Наиболее распространенным сфероидизатором является магний металлический(ГОСТ 804-93), а также лигатуры и смеси, содержащие щелочно-земельные и редкоземельные металлы.

1.5.8. В зависимости от химического состава Установлены следующие марки магния: Мг80, Мг90, Мг95 и Мг98, где Мг означает магний, цифры –содержание магния после запятой, в процентах. Например, Мг80 означает магний первичный с содержанием магния 99,80%. Химический состав модификаторов-сфероидизаторов приведен в табл. 27

Таблица 27. Химический состав модификаторов-сфероидизаторов

Количество модификатора,

% от массы чугуна

Способ ввода

Назначение

0,006 Ві

В ковш перед разливкой

Предотвращение

отсеривания

0,003 Ві  и 0,003 Sb

В виде лигатуры в ковш

перед разливкой

0.003 Bi  и  0.003 Mn

0,005 Te

В ковш перед разливкой

0,006 Вi  и  0,0035 В

 В виде смеси или

лигатуры в ковш, на струю металла или   раздельно :- алюминий в  раздаточный ковш, а   висмут и бор- в разливочный ковш

 

 

 

Предотвращение

отсеривания    и сокращение

длительности

отжига

0,003 Bi ,  0,003 Sb   и   0.0035 B

0.003 Bi,   0.003Mn     и   0,0035 B

0,003 Bi    и       0,02 Al

0,003 Bi, 0.0035 B     и      0.02Al

0,0026 Te, 0.0035 B       0.02 Al

В виде сплава или смеси в

ковш, на струю металла или раздельно: алюминий- в ковш, а теллур, медь,серу и бор – в литниковую систему

формы

0.0026 Te, 0,0026 Cu , 0.015 B, 0.02Al

0.0026 Te, 0.1 S,  0.016 Al

0,0055 Sb, 0.003 B

В виде смеси в ковш на

струю металла

0.0055 Sb, 0.003 B, 0.017 Al

0,02 Al,  0.35 S

Серу- в шихту или в ковш,

бор- в ковш

 

Сокращение продолжительности отжига и получение шаровидного графита

0.35 S, 0.02 AL,  0.003 D

0.3 Mg

В ковш при содержании серы в чугуне не более 0,02%

0.3 Y

0.05 N2, 0.0035 B, 0.02 Al

 

В виде смеси или раздельно: алюминий- в раздаточный ковш, азот и бор- в разливочный ковш.

Азот вводят в  виде цианида кальция(Ca CN2)

0,13 CaCN2, 0.0035 D, 0.02 Al

 

 

Модификатор

                           Массовая доля,%

Кремния,

не менее

магния

кальция

 РЗМ

алюми

ния

фосфора

желе

за

 

             В   пределах

      Не     более

 

                                            Силикокальций    с   магнием    (ТУ 14-5-39-88)     

СК6Мг10

     40,0

9,0-10,5

3,0-8,0

0,3-0,8

  1,0

       -

 ост

СК10Ьг6

     40,0

6,0-9,0

6,0-12,0

     -

  2,0

   0,04

 ост

СК10Мг9

     40,0

9,0-12,0

6,0-12,0

     -

  2,0

   0,04

 ост

Ск15Мг6

     40,0

6,0-9,0

12,0-20,0

     -

  2,0

   0,04

 ост

СК15Мг9

     40,0

9,0-12,0

12,0-20,0

     -

  2,0

   0,04

 ост

                                           Модификаторы  комплексные ( ТУ 14-5-134-86)

ФСМг9

50,0-60,0

8,5-10,5

0,2-1,0

0,3-1,0

  1,2

    -

ост

ФСМг7

45,0-55,0

6,5-8,5

0,2-1,0

0,3-1,0

  1,2

     -

ост

ФСМг5

45,0-55,0

4,5-6,5

0,2-1,0

0,3-1,0

  1,2

     -

ост

ФСМг4

45,0-65,0

3,5-4,5

0,2-1,0

1,0-2,0

  1,2

     -

ост

ФСМг3

55,0-70,0

2,5-3,5

2,0-4,0

1,0-2,0

  2,5

     -

ост

Лигатуры с редкоземельными металлами на железлкремниевой основе(ТУ 14-5-136-81)

ФС30РЗМ30

30,0-50,0

       -

       -

30,0-40,0

2,0-8,0

      -

Ост

ФС30РЗМ20

30,0-55,0

       -

       -

20,0-30,0

2,0-6,0

      -

ост

ФС30РЗМ15

30,0-60,0

       -

       -

15,0-20,0

2,0-10,0

      -

 ост

ФС30РЗМ10

30,0-60,0

      1,5

     0,5      

10,0-15,0

2,0-6,0

     -

Ост