RU1822441C - Способ получени магнитотвердых сплавов типа ЮНДКТ - Google Patents

Abstract

Использование: при производстве литых посто нных магнитов со столбча- Toij и монпкристапличсской структурой. 2 Сущность: расплавл ют основные компоненты , РНЧДЯТ добавки серп а расплав . С серой ввод т углерод, марганец , кремний, церий и иттрий в следующих СРМСМЛНИЯХ с серой и лпуг с другом- сгрл - углерод - Mfipr нец - кремний, сера церий, cep.i - церий млрпнец, сер  - иттрий - и в количестве О. по мне се от вес  основных компонентой .«гутест- вл ют ачливку расплава в , и направленную кристаллизацию i повод т со скоростью не более 5,0 мм, ж 1 ил. , 1 тс1()Л.

Description

ИзоГ)ргтгние относитс  к металлургии и литейному производству и может Пить использовано при произволе гве литых посто нных магнитов со столбчатой и монокристаллииеской структурой.

Известен способ получени  магни- тотверлых сплавов типа ЮНЛКТ со столб- иатой кристаллической структурой, суть которого состоит во введении в сосг-эн сплава одновременно серы и уг- пег олл Недостатками данного способа  вл емс  высока  загр зненность спла- п г,ззми и чем таллимескими включени ми

Нлибсле 3 близким к поедлагаемому способу по достигаемому эффекту  вл етс  способ получени  магнитотвер- дых сппдвов, описанный. Способ эа- клюмлетс  в том, что сера вводитс  в расплав в два приема: после расплавлени  железа, кобальта, никел  и меди и в конце плавки вместе с алюминием и титаном. Это позвол ет снизить содержание кислорода в сплаве за счет раскисл ющего действи  серы и за смет Флотационного эффекта, имеющего место при затвердевании. Однакс данный способ все же не позвол ет в достаточной мере освободитьс  от твердых неметаллических включений, что не позвол ет использовать в составе шихты лигатуры и другие вторичные шихтовые материалы, стоимость.которых значительно ниже, чем у чистых компонентов,,

Целью предполагаемого изобретени   вл етс  уменьшение гаэосодержани  и неметаллических включений и снижение себестоимости сплава.

Ланна  цель достигаетс  за счет введени  р состав сплава добавок, вызывающих монотектическое превращение в нампльный период кристаллизации.

ё

00

ю кэ

Ј

I-

СМ

Цпп магнитно-твердых сплавов типа ЮНДКТ такими добавками  вл ютс  углерод , марганец, кремний, церий, иттрий , сера в различных сочетани х друг с другом.

Общее количество добавок должно составл ть 0,3-1,0% от веса плавки. В результате протекани  монотекти- ческого превращени  образуетс  жид- ка  составл юща  (на чертеже это жидкость состава Ж2), не смешивающа с  с матричной жидкостью, котора , взиду своей малой плотности, всплывает и увлекает за собой имеющиес  в расплаве неметаллические включени , в там числе те, которые образовались после заливки расплава в форму Кроме того, эта несмешивающа с  жидкость Ж2, взаимодейству  с матрич- ным расплавом, снижает в нем содержание растворимых примесей, таких как кислород и азот, а также содержание сильно ликвирующих элементов

Применение данного способа получени  магнитотвердых сплавов типа ЮНДКТ дает возможность использовать при их выплавке вместо дорогих и дефицитных чистых металлов значительно более дешевые и менее дефицитные лигатуры. При этом трудоемкость процесса выплавки сплавов не увеличиваетс .

Пример. Лл  снижени  себестоимости сплава ЮНПКТ5БА, содержащего 35,5% кобальта, k,2% никел , 3,5$ меди, 1,0% ниоби , 7,2% алюмини , 5,1% титана, остальное железо в состав шихты вводили ферроникель ФН-5К Побужского никелевого завода„ Состав ферроникел  - 16,6% никел , 3,5% кобальта , 1 ,% меди, остальное железо. Количество введенного ферроникел  брали из расчета полной замены чистого железа, на железо в ферроникеле (общее количество ферроникел  в шихте составл ло 0%).

Выплавку данного сплава из шихты

на границе кристалл-расплав. Это при-25 указанного состава проводили по двум

1одит к уменьшению концентрационного переохлаждени , освобождению путей диффузии элементов сплава к растущему кристаллу и, в конечном счете к облегчению образовани  столбчатой и монокоисталлической структуры в отливке. Выбор нижнего предела содержани  вводимых элементов - добавок обусловлен тем, что при содержании вышеуказанных элементов в количестве менее 0,3% по массе моно- тектимеское превращение либо не возникает вообще, либо возникает при окончании кристаллизации. В результате 4erct очистки расплава не происходит . При введении этих добавок в сплав в количестве более 1,0% по массе существенно понижаютс  магнитные свойства сплава. Это происходит за счет снижени  в твердом растворе основных элементов сплава (таких кан Ti, Mb), которые переход т в состав несмешивающейс  жидкости Жг и транспортируютс  ей в верхнюю часть отливки .

Граничное значение линейной скорости кристаллизации при направленно затвердевании св зано с тем, что если эта скорость превышает 5 мм/мин, то несмешивающа с  с расплавом жидкость успевает всплывать и захватываетс  движущимс  фронтом кристаллизации , В результате очистки сплава не происходит.

вариантам: без добавок, вызывающих монетектическое превращение и рафинирующий эффект при направленном затвердевании сплава и в присутствии

0 таких добавок.

Выплавку обоих вариантов сплава производили в открытой индукционной печи ИСТ-016 с кислой футеровкой. Пор док загрузки элементов при выплавке сплава по первому варианту был следующим: на дно тигл  загружали железо, кобальт, никель, медь, Ферроникель и включали нагрев, после их полного расплавлени  добавл ли 0,2% алюмини  на раскисление, и 1/2 часть серы в виде Ферросеры, затем ниобий выдержка 1,0 мин, затем последовательно весь оставшийс  алюминий и титан и оставшуюс  часть серы. По второму варианту пор док загрузки основных элементов оставалс  тем же, а элементы - добавки вводили либо в конце плавки, либо в два приема: сразу после расплавлени  кобальта, никел , меди и ферроникел  и в конце плавки после введени  титана.

Температура расплава перед выпуском в ковш во всех случа х равн лась 1680 С. Готовый расплав выпускали в графитошамотовый ковш и заливали в

предварительно нагретую до 1300 С керамическую форму, установленную на медный водоохлаждаемый холодильник. Линейную скорость кристаллизации при

5

0

5

0

направленном затвердевании отливок измен ли, путем использовани  форм без дна и с дном различной толщины . Измерение линейной скорости кристаллизации производили при помощи термопар, установленных по высоте затвердевающей отливки. После полного затвердевани  получали отливки размером 15х О х 100 мм и изготавливали из них продольные металлографические шлифы, на которых производили подсчет неметаллических включений и распределение их по высоте слитка, а также после травлени , замер длины столбчатых кристаллов. Параллельно из того же ковша заливали образцы дл  газового анализа. Образцы дл  измерени  магнитных свойств размером 15- 15 30 мм вырезали из нижней части отливок.

Подсчет неметаллических включений производили на металлографическом микроскопе ММР-2Р в 120 пол х зрени  при увеличении в 500-900 раз„ Содержание газов в сплаве (кислорода и азота) определ ли при помощи уста- новок РО-17 и TN-15 фирмы Леко. Образцы дл  замера магнитных свойств подвергали стандартной термической обработке: охлаждение с 1250 до 800 со сксгэогл ыо неменее 150°С/мини вы- депжка в изотермической ванне при 800-7959С в течение 10 мин и магнитном поле напр женностью не менее 280 кА/м, после чего следует отпуск при - 5 ч, затем при 5бО°С - 20 ч. Замер магнитных свойств производили при помощи информационно- измерительной системы У-5056 в замкнутой магнитной цепи.

Результаты подсчета неметаллических включений, а также содержани  газов в сплавах, замера длины столбчатых кристаллов и магнитных свойств приведены в таблице.

Из таблицы видно, что если количество дополнительно вводимых в сплав элементов меньше 0,3% по массе , то процесса очистки практически не происходит.

При введении дополнительных элементов в количестве более 0,9% по массе хоть и наблюдаетс  существен- ный эффект рафинировани  сплава, но вместе с тем, значительно снижаютс  магнитные свойства, что св - зано с обеднением твердого растворе титаном и ниобием. Таким образом,

количество вводимых элементов должно находитьс  в пределах 0,3-0,9% по массе.

Из таблицы также видно, что наилучшим образом сплавы ЮНДКТ очищаютс  тогда, когда значени  линейной скорости кристаллизации не превышают 5 мм/мин. При увеличении линейной скорости кристаллизации до 5 мм/мин эффективность очистки сплава снижаетс . Если же линейна  скорость кристаллизации превышает 5 мм/мин, то удалени  неметаллических включений не происходит вообще. Поэтому линейна  скорость кристаллизации должна

быть не более 5 мм/мин.

Формула иэобрете ни 

Способ получени  магнитотвердых

сплавов типа ЮНДКТ, включающий расплавление основных компонентов, введение добавок серы в расплав, заливку металла в форму и направленную . кристаллизацию, отличающийс   тем, что, с целью уменьшени  гээосодержани  и неметаллических включений и снижени  себестоимости сплава, с серой - в расплав ввод т углерод, марганец, кремний, церий и

иттрий в следующих сочетани х с серой и друг с другом:

сера - углерод - марганец - кремний ,

сера - церий,

сера - церий - марганец, сера - иттрий - кремний, добавки серы с перечисленными элементами ввод т в количестве 0,3 - 1,0% по массе от массы основных компонентов , а направленную кристаллизацию осуществл ют со скоростью не более 5,0 мм/мин.

/foffyewn/J0qu f % +&гее