PL57627B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 30.VI.1969 57627 KI. 18 b, 7/00 MKP C 21 c M°o UKD Wspóltwórcy wynalazku: dr inz. Zbigniew Tyszko, inz. Edmund Machy- nia Wlasciciel patentu: Instytut Odlewnictwa, Kraków (Polska) Sposób otrzymywania wysokojakosciowyeh stopów zelaza z aluminium Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymy¬ wania wysokojakosciowyeh stopów zelaza z alumi¬ nium zawierajacych od 5 do 60ID/o wagowych alu¬ minium, charakteryzujacych sie podwyzszonymi wlasnosciami mechanicznymi i dobra obrabialno- scia przez skrawanie.Stosowane dotychczas sposoby otrzymywania stopów zelaza z aluminium o róznej zawartosci procentowej aluminium, a takze i niekiedy innych skladników stopowych dodawanych w ilosci mak¬ simum 40'Vo wagowych, posiadaja szereg usterek i niedogodnosci.(Sposoby te polegaja na wprowadzeniu do roz¬ topionego .aluminium * odpowiedniej ilosci rozto¬ pionego zeliwa lub stali, wzglednie na przetopie¬ niu w odpowiednim piecu calego wsadu metalo¬ wego w sklad którego wchodzi jednoczesnie: alu¬ minium, zelazo i ewentualnie inne skladniki sto¬ powe. Otrzymane poza tym w ten sposób stopy nie podlegaja w stanie cieklym modyfikacji przy pomocy specjalnie dobranych skladników mody¬ fikujacych.Procesy metalurgiczne prowadzone wedlug do¬ tychczas stosowanych sposobów otrzymywania stopów zelaza z aluminium przebiegaja sponta¬ nicznie i w 'sposób niekontrolowany, wykazujac przy tym niepozadane zjawiska uboczne jak na przyklad przejscie przez zakres bardzo wysokich zawartosci aluminium w stopie.Zachodzace przy tym reakcje chemiczne posia- 15 20 25 30 daja charakter egzotermiczny, powodujac bardzo silne miejscowe przegrzanie kapieli. Powstajace stopy przejsciowe, silnie przegrzane i zawierajace duzy procent aluminium odznaczaja sie duza "ak¬ tywnoscia, tworzac szkodliwe zwiazki chemiczne, takie jak: wegliki aluminium, azotki, wodorki, tlenki, fosforki i inne. Otrzymany w tych warun¬ kach stop jest niejednorodny, zagazowany, gesto- plynny, wykazuje duza segregacje aluminium, oraz zawiera rózne wtracenia niemetaliczne.Dla unikniecia tych wad czyniono próby zasto¬ sowania metody otrzymywania stopów zelaza z aluminium, wedlug której aluminium czesciowo lub calkowicie w stanie stalym wprowadza sie do cieklego lub czesciowo cieklego stopu zelaza.Jednak i ten sposób otrzymywania stopów ze¬ laza z aluminium pomimo swych niewatpliwych wielu zalet nie jest wolny od usterek. Przy czym glówna wada jego polega na tym, ze niektóre stopy zelaza z aluminium otrzymywane tym spo¬ sobem, a zawierajace na przyklad 8—18ID/o wago¬ wych aluminium mimo dobrej zaro i ognio- od¬ pornosci maja niskie wlasnosci mechaniczne, jak na przyklad wytrzymalosc na rozciaganie, zgina¬ nie, udarnosc mechaniczna.Ponadto stopy te charakteryzuja sie bardzo du¬ za twardoscia wynoszaca okolo 450 kG/mm2.Z uwagi na zbyt wysoka twardosc, stopy te mozna obrabiac tylko przez szlifowanie. Sposób wedlug wynalazku pozwala na otrzymywanie stopów zelaza 576273 z aluminium, które wolne sa od tych wad i uste¬ rek. Istota wynalazku polega na wytwarzaniu wysokbjakosciowych stopów zelaza z aluminium . zawierajacych 5—60% wagowych aluminium, a takze ewentualnie inne skladniki przez wprowa¬ dzenie do stopu wyjsciowego pierwiastków dzia¬ lajacych jako modyfikatory.Pierwiastki te dodaje sie w ilosci 0,03—3,5L7o wagowych do stopu wyjsciowego znajdujacego sie calkowicie lub^czesciowo w stanie cieklym w pie¬ cu metalurgicznym, kadzi lub innym pojemniku metalurgicznym, albo na rynnie lub leju wlewo¬ wym.Jako modyfikatory wprowadza sie wagowo: do 1,4% Sb, do 1,6% As, do 1,2% Bi, 0,001—0,3% Be, do 0,5% B, do 3,0% Sn, do 0,3% K, 0,02—3,0°/o C (grafit), 0,001—2,0% Ca, 0,01—0,8% Cu, 0,001—0,6% Mg, do 0,2% Se, do 0,3% Na, 0,001—3,€% Ti, do 0,3% Li, 0,01—3,0% Si, oraz 0,01—2,3% metali ziem rzadkich.Skladniki te wprowadza sie w postaci pojedyn¬ czych pierwiastków, ich mieszaniny luib tez w po¬ staci stopu. Jako stop wyjsciowy stosuje sie zela¬ zo zawierajace wegiel, krzem, mangan, fosfor, siarke, -molibden, miedz, nikiel, chrom wanad i wolfram (poza aluminium), oraz stop zelaza z aluminium zawierajacy ewentualnie, takze inne skladniki stopowe podane powyzej.W zaleznosci od rodzaju stopu wyjsciowego, pierwiastki modyfikujace wprowadza sie w sposób nastepujacy: do stopu wyjsciowego nie zawiera¬ jacego aluminium, lub zawierajacego tylko jego czesc, wprowadza sie maksimum 65% wagowych ilosci dodawanego modyfikatora w postaci poje¬ dynczych skladników, ich mieszaniny, lub tez ich stopu i to zarówno samych skladników modyfi^ kujacych, jak równiez w postaci ich stopu z alu¬ minium.Po wprowadzeniu modyfikatora w ilosci maksi¬ mum 65% od ilosci wprowadzonego .modyfikatora, wprowadza sie podgrzany, staly wsad aluminiowy, wzglednie uzupelnia sie jego ilosc do zawartosci zadanej, jezeli uprzednio przed wprowadzeniem modyfikatora ciekly stop wyjsciowy zawieral juz czesciowo aluminium. Po wymieszaniu kapieli, sciagnieciu zuzla, odstaniu stopu okolo 5 minut, wprowadza sie pozostala ilosc modyfikatora z tym, ze temperatura cieklego stopu podczas wprowadzania modyfikatora powinna wynosic 1460—1340°C.Jezeli natomiast, ciekly stop wyjsciowy zawiera juz cala ilosc zadanego aluminium, to modyfikator zarówno w postaci pojedynczych skladników ich mieszaniny, lub stopu wprowadza sie po doklad¬ nym wymieszaniu kapieli, sciagnieciu zuzla i od¬ staniu okolo 5 minut.Temperatura stopu przed modyfikacja powinna wynosic 1460—1340°C.Proces wprowadzania modyfikatorów moze byc przeprowadzany kilkakrotnie. Stopy przed zala¬ niem ich do form powinny byc dobrze wymiesza¬ ne, wolne od grafitu szumowego, zuzel natomiast powinien byc starannie usuniety z powierzchni metalowej. Uzyskane w ten sposób stopy zelaza alumininHhi wykazuja wzrost wlasnosci wytrzy- 57627 4 malosciowych dochodzacy do 70%, obnizenie twardosci o okolo 40%, poza tym obniza sie kru¬ chosc, a struktura ich jest scisla i jednorodna.W szczególnosci obrabialne przy* pomocy skra- 5 wania staja sie stopy zawierajace od 8—20% wa¬ gowych aluminium i powyzej 1% wagowych we¬ gla, które obrabiac mozna bylo jak dotad jedynie przez szlifowanie. Stopy te wykazuja takze wy¬ soka odpornosc na korozje gazowa szczególnie w io zwiazkach siarki, oraz dobra ognio i zaro- wy¬ trzymalosc.Ponadto w zaleznosci od skladu chemicznego - posiadaja one wysoka wzglednie niska przenikal- nosc magnetyczna i wysoka opornosc elektryczna. !5 Stopy te wykazuja równiez korzystniejsze wlasno¬ sci odlewnicze niz stopy zelaza z aluminium otrzymywane dotychczasowymi metodami. Przy¬ klady wprowadzania modyfikatorów do stopów aluminiowych: 20 25 45 50 55 60 Przyklad I. Wprowadzajac staly wsad alu¬ miniowy do cieklego stopu zelaza uzyskano stop wyjsciowy zawierajacy: Al = 14,0% wagowych C = 2,5% Si = 3,9% Mn = 0,6% S = 0,008% « P = 0,15% Do stopu tego wprowadzono wiastki modyfikujace w ilosci: » » t * y nastepujace pier Si = 1,2% wagowych wyjsciowego stopu 35 Al = 0,5% Ca = 0,3% Ti = 0,15% Cu = 0,4% Na = 0^1% 40 K = 0,1% B = 0,01% » » » » »» » »» » » »» » » Stop ten po skrzepnieciu posiada strukture drobnoziarnista bez wtracen niemetalicznych i se¬ gregacji skladu chemicznego. Przelom stopu sza¬ ry. Stop ten posiada twardosc wedlug Brinella — 302 kG/mm2 wytrzymalosc na rozciaganie = 16 kG/mm2 i jest obrabialny przez skrawanie.Przyklad II. Przez zmieszanie czesciowo sta¬ lego i czesciowo stopionego wsadu aluminiowego z cieklym stopem zelaza uzyskano stop zelaza z aluminium zawierajacy: Al = 7,6% wagowych C = 2,8% Si = 2,0% Mn = 0,3% S = 0,01% P = 0,12% Do stopu powyzszego wprowadzono uzupelnia¬ jaca ilosc aluminium zawierajaca pierwiastki mo¬ dyfikujace wilosci: ^ Si = 0,8% wagowych stopu wyjsciowego C5 Cu = 0,5% wagowych stopu wyjsciowego I57627 C (grafit) = 0,51% wagowych stopu wyjsciowego Na = 0,1% wagowych stopu wyjsciowego K = 0,1% Ce = 0,03% Li = 0,03% B = 0,03% Stop ten po skrzepnieciu posiada jednorodna strukture bez wtracen niemetalicznych i segrega¬ cji skladu chemicznego. Przelom stopu szary.Obrabialnosc stopu przez skrawanie dobra. Twar¬ dosc wg Brinella — 228 kG/mm2, wytrzymalosc = 24 kG/mm2.Przyklad III. Przykladowy ciekly stop wyj¬ sciowy zawierajacy: Al C Si Mo S P = = = = = = 20,0% wagowych 0,05% 2,0% 6,0% 0,001% 0,01% , i y , otrzymano przez wprowadzenie stalego wsadu aluminiowego do cieklego stopu zelaza zawiera¬ jacego pozostale wyzej wymienione skladniki. Na¬ stepnie do stopu tego wprowadzono uzupelniajaca ilosc aluminium zawierajacego modyfikujace pierwiastki w ilosci: Ca Si Sn Li Cu Na K Sb Bi Be Stop = 0,3% wagowych stopu wyjsciowego = 0,5% = 0,2% = 0,1% = 0,2% = 0,05% = 0,05% = 0,01% = 0,01% = 0,01% ten po » * skrz< » ty » » t y y i apnieciu » „ » » » » posiada t* » y » y n y t* tt strukture 10 15 25 30 35 40 drobnoziarnista bez wad wewnetrznych jak wtra- 6 cenia tlenkowe grafit szumowy, pecherze, segregacja itp. Twardosc wedlug Brinella — 312 kG/mm2, wytrzymalosc . na rozciaganie 5tf kG/mm2. PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób otrzymywania wysokojakosciowyeh sto¬ pów zelaza z aluminium zawierajacych 5 do 60% wagowych aluminium i zawierajacych lub nie zawierajacych skladniki stopowe, przy uzy¬ ciu modyfikatorów, znamienny tym, ze do cze¬ sciowo lub calkowicie stopionego stopu wyj¬ sciowego nie zawierajacego aluminium lub za¬ wierajacego jego czesc, znajdujacego sie w piecu metalurgicznym kadzi lub innym pojem¬ niku metalurgicznym albo na rynnie spusto¬ wej o temperaturze 1460—1340°C wprowadza sie maksimum 65% wagowych ilosci dodawa¬ nego modyfikatora zawierajacego takie sklad¬ niki jak: Sb, As, Bi, Be, B, Sn, C (grafit), Si, K, Mg, Se, Na, Ca, Cu, Ti,. Li, oraz pierwiastki ziem rzadkich a pozostala czesc modyfikatora wprowadza sie po dodaniu calkowitej ilosci aluminium, sciagnieciu zuzla i temperaturze stopu podanej powyzej, natomiast przy ciek¬ lym stopie wyjsciowym zawierajacym calko¬ wita ilosc aluminium modyfikator wprowadza sie jednorazowo w calosci po sciagnieciu zuzla i uzyskaniu temperatury 1340—1460°C, przy czym modyfikator wprowadza sie w postaci pojedynczych skladników, ich mieszanin lub stopów.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1 znamienny tym, ze wprowadza sie modyfikator zawierajacy naste¬ pujace ilosci wagowe pierwiastków: do 1,4% Sb, do 1,6% As, do 1,2% Bi, 0^001—0,3% Be, do 0,5% B do 3,0% Sn, do 0,3% K, 0,02—3,0% C (grafit) 0,001—2,(H%, Ca, 0,01—0,8% Cu, 0,001—0,6% Mg, do — 0,2% Se, do — 0,3% Na, 0,001—3,0% Ti, do 0,3% Li, 0,01—3,0% Si, oraz 0,01—2,3% metali ziem rzadkich w lacznej ilo¬ sci 0,03—3,5%. _ PL