RU2623965C2 - Способ модифицирования магниевых сплавов системы Mg-Al-Zn-Mn - Google Patents

Способ модифицирования магниевых сплавов системы Mg-Al-Zn-Mn Download PDF

Info

Publication number
RU2623965C2
RU2623965C2 RU2015155167A RU2015155167A RU2623965C2 RU 2623965 C2 RU2623965 C2 RU 2623965C2 RU 2015155167 A RU2015155167 A RU 2015155167A RU 2015155167 A RU2015155167 A RU 2015155167A RU 2623965 C2 RU2623965 C2 RU 2623965C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
melt
freon
modifying
carbon
alloys
Prior art date
Application number
RU2015155167A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2015155167A (ru
Inventor
Борис Леонидович Бобрышев
Виктор Сергеевич Моисеев
Александр Павлович Ряховский
Денис Владимирович Попков
Данила Борисович Бобрышев
Кирилл Викторович Моисеев
Ахмет Абдул-Хакович Мухаметов
Инна Юрьевна Мухина
Борис Григорьевич Тимошкин
Олег Викторович Кошелев
Дмитрий Васильевич Бережной
Михаил Анатольевич Рогов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "АВАНГАРД-ЛИТ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "АВАНГАРД-ЛИТ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "АВАНГАРД-ЛИТ"
Priority to RU2015155167A priority Critical patent/RU2623965C2/ru
Publication of RU2015155167A publication Critical patent/RU2015155167A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2623965C2 publication Critical patent/RU2623965C2/ru

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D1/00Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано в металлургической обработке расплава сплавов МЛ5, МЛ5пч, ВМЛ18 и других. Способ включает расплавление магния, введение компонентов сплава в защитной газовой среде без применения флюса и продувку расплава модификатором при температуре 730-750°C. В качестве модификатора используют смесь хладона с аргоном в соотношении (1:1)-(1:3). Обеспечивается повышение механических свойств и коррозионной стойкости сплава. 2 табл., 1 пр.

Description

Изобретение относится к литейному производству и касается способов получения отливок из магниевых сплавов и может быть использовано в металлургической обработке расплава при плавке сплавов системы Mg-Al-Zn-Mn (сплавы МЛ5, МЛ5пч, ВМЛ18 и др.).
Модифицирование (измельчение структуры сплава) - одна из основных операций в технологии производства изделий из магниевых сплавов. Процесс модифицирования обеспечивает требуемые стабильные механические свойства сплавов: увеличение пределов прочности, текучести и удлинения (σB, σ0,2, δ), что обеспечивает увеличение ресурса и надежность эксплуатации изделий.
Известен способ модифицирования магниевых сплавов системы магний-алюминий-цинк мелом (CaCO3) посредством введения его в жидкий металлический расплав при 760-780°С в количестве 0,5-0,6% от массы расплава при последующей обработке поверхности расплава хлористыми или фтористыми солями [1].
Недостатком этого способа обработки расплава является высокая температура процесса (до 780°С), насыщение жидкого расплава водородом из-за гигроскопичности мела, загрязнение окислами магния и кальция в соответствии с химическими реакциями:
CaCO3→СаО+CO2
Mg+CO2→MgO+СО
Также известен способ модифицирования указанных сплавов гексахлорэтаном или гексахлорбензолом в количестве 0,08-0,1% от массы расплава при температуре ≤750°С [2].
Недостатком указанного способа модифицирования является токсичность гексахлорэтана и гексахлорбензола из-за выделения хлора в атмосферу цеха, а также сравнительно высокая стоимость.
Известен способ модифицирования указанных сплавов посредством введения в них магнезита (MgCO3) в количестве 0,3-0,4% от массы расплава при температуре 720-740°С в течение 6-10 минут [1].
Недостатком способа модифицирования магнезитом является загрязнение расплава оксидами в процессе разложения магнезита по химической реакции MgCO3→MgO+CO2, а также сильное бурление расплава, приводящее к повышенной окисляемости и дополнительному загрязнению расплава оксидами и шлаками.
При всех указанных способах коррозионная стойкость отливок из магниевых сплавов значительно снижается вследствие замешивания в расплав хлорсодержащих флюсов.
Известен способ модифицирования магниевых сплавов системы Mg-Al-Zn-Mn, включающий расплавление магния, введение компонентов сплава в защитной газовой среде без применения флюса и продувку расплава модификатором при температуре 730-750°С (см. напр. a.c.SU 624701 А, B22D 1/00, 10.08.1978).
Недостатком известного способа является неполное прохождение процесса модифицирования сплава, дополнительное загрязнение расплава оксидными и хлоридными включениями, что понижает механические свойства и коррозионную стойкость.
В основу изобретения поставлена задача по разработке способа металлургической обработки сплавов системы Mg-Al-Zn-Mn, к которой относятся сплавы МЛ5, МЛ5пч, МЛ18 и новые, для обеспечения стабильных высоких механических свойств (более 235÷240 МПа) и коррозионная стойкость при исключении загрязнения расплава и, в последующем, отливок оксидными и флюсовыми включениями.
Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен способ модифицирования магниевых сплавов системы Mg-Al-Zn-Mn, включающий расплавление магния, введение компонентов сплава в защитной газовой среде без применения флюса и продувку расплава модификатором при температуре 730-750°С, причем в качестве модификатора используют смесь хладона с аргоном в соотношении (1:1)-(1:3).
Поскольку в качестве модификатора используют смесь хладона с аргоном, в соотношении (1:1)-(1:3) обеспечиваются стабильные высокие механические свойства (более 235÷240 МПа) и коррозионная стойкость при исключении загрязнения расплава и, в последующем, отливок оксидными и флюсовыми включениями.
Пример осуществления по международному стандарту ISO №817-74, техническое обозначение фреона (хладона) состоит из буквенного обозначения R (от слова refrigerent) и цифрового обозначения:
Figure 00000001
первая цифра справа - это числа атомов фтора в соединении;
Figure 00000002
вторая цифра справа - это число атомов водорода в соединении плюс единица;
Figure 00000001
третья цифра справа - это число атомов углерода в соединении минус единица (для соединений метанового ряда нуль опускается);
Figure 00000003
число атомов хлора в соединении находят вычитанием суммарного числа атомов фтора и водорода из общего числа атомов, которые могут соединяться с атомами углерода;
Figure 00000004
для циклических производных в начале определяющего номера ставится буква С;
Figure 00000005
в случае, когда на месте хлора находится бром, в конце определяющего номера ставится буква В и цифра, показывающая число атомов брома в молекуле.
Figure 00000006
в случае, когда на месте хлора находится йод, в конце определяющего номера ставится буква I и цифра, показывающая число атомов йода в молекуле.
Поэтому, в общем виде все фреоны могут быть описаны формулой CpFrCl(4р-r-s)HS.
Реакция взаимодействия хладона с магнием в общем виде будет соответствовать уравнению:
Figure 00000007
Для фреона 12 уравнение примет вид:
CF2Cl2+2Mg=MgCl2+MgF2
Присутствие аргона в смеси с хладоном, кроме сокращения расхода активного газа, снижения загрязнения расплава продуктами взаимодействия и повышения качества металла, дополнительно приводит к снижению содержания водорода в расплаве за счет диффузионного выделения последнего из раствора в полость пузырька, поднимающегося сквозь толщу расплава. Это, естественно, не относится к хладонам, содержащим в своем составе водород.
В тигельную печь загружают магний, после его расплавления вводят компоненты сплава.
Процесс плавки ведут в газовой защитной среде без использования флюса.
При температуре 730-750°С расплав продувают смесью хладона с аргоном, в соотношении (1:1)÷(1:3), не допуская сильного бурления в количестве 0,05-0,2 масс % углерода от массы расплава.
1 г - моль магнезита весит: 24+12+16×3=84 г
1 г - моль углекислого газа весит: 12+16×2=44 г
1 г - атом углерода весит: 12 г
Магнезит при 740-780°С диссоциирует на 96%, т.е. образуется 12×0,96=11,52 г углерода.
Это количество получается из 84 г магнезита.
При модифицировании магнезитом используют 0,3-0,5% магнезита от массы плавки.
Если масса плавки равна 100 кг, то используем 300-500 г магнезита в пересчете на углерод от 41 до 69 г углерода, т.е. приблизительно 0,04 - 0,07% от массы плавки.
1 г⋅моль фреона-12 весит: 12+35,5×2+19×2=121 г=22,4 л, 1 г⋅атом углерода весит: 12 г, т.е. приблизительно 10% от массы фреона.
Углерод выделяется в чистом виде из газовой фазы без промежуточных превращений, т.е. увеличивается вероятность его более полного выделения и усвоения.
В наших условиях плавка продувается в течение 4-6 мин при расходе 30-60 л/мин. Тогда:
4 мин - 120 л или 648 г фреона или 65 г углерода.
- 240 л или 1296 г фреона или 130 г углерода.
6 мин - 180 л или 972 г фреона или 97 г углерода
- 360 л или 1945 г фреона или 194 г углерода
Следовательно, выделяется от 65 до 194 г углерода или 0,06 - 0,19% от массы плавки (100 кг).
При этом возникает связь времени продувки или расхода с массой плавки.
У нас получились хорошие результаты по механическим свойствам и излому при массе плавки 260 кг при тех же режимах продувки, т.е. количество вводимого углерода снижается до 0,02-0,07% от массы плавки, что сопоставимо с результатами по магнезиту, но при этом механические свойства выше приблизительно почти на 20% (от 23,5-24 кг/мм2 при магнезите до 27,5-28 кг/мм2).
Учитывая допущения и значительное (в 3-5 раз) снижение образующегося при модифицировании шлака, можно уменьшить расход или время продувки.
Просто уменьшить расход фреона нельзя, т.к. при этом газ не может преодолевать толщу расплава.
Следовательно, можно либо уменьшить время продувки, либо уменьшить концентрацию фреона в модифицирующем газе.
Однако уменьшение времени продувки затрудняет технологический процесс
Уменьшить концентрацию фреона в модифицирующем газе можно путем разбавления активного газа инертным газом.
Общий расход модифицирующей смеси такой же, как и при продувке чистым фреоном-12 (30-60 л/мин).
При соотношении газов в модифицирующей смеси, равном (1:1), концентрация модификатора в пересчете на углерод составит 0,01-0,03% от массы расплава, а при соотношении, равном (1:3) - 0,005-0,02% от массы расплава.
Плавки проводились по предлагаемому способу и с использованием модификатора-прототипа и аналога (MgCO3), которые указаны в таблице 1.
Figure 00000008
Механические свойства и коррозионная стойкость исследовались на образцах в термообработанном состоянии (режим Т4).
Коррозионная стойкость образцов определялась по количеству выделившегося водорода при испытании их в 3% растворе хлористого натрия в течение 48 часов.
Механические свойства и коррозионная стойкость образцов сплавов, обработанных предлагаемыми модификаторами и модификатором-прототипом, приводятся в таблице 2.
Figure 00000009
Анализ результатов, указанных в таблицах 1 и 2, показывает, что предлагаемый способ модифицирования превосходит прототип по следующим характеристикам:
- по пределу прочности,
- по пределу текучести,
- по относительному удлинению.
Коррозионная стойкость (в 3% растворе хлористого натрия) сплава, приготовленного по предлагаемому способу, соответствует требованиям нормативных документов (не превышает 8 см3/см2).
Предлагаемый способ не использует токсичные вещества и не приводит к образованию последних, его проведение не требует дополнительного оборудования, а изделия из сплавов, приготовленных с использованием предлагаемого способа имеют более высокую надежность, длительный ресурс и могут эксплуатироваться во всеклиматических условиях.
Источники информации
1. Альтман М.Б., Лебедев А.А., Чухров М.В. Плавка и литье легких сплавов. - 2-е изд. М.: Металлургия, 1969, 680 с.: ил.; Библиогр. в конце глав.
2. Способ приготовления магниевого сплава для фасонного литья (Патент RU 2184789). С22С 1/02. Фридляндер И.Н., Степанов В.В., Николаева И.Л., Вахрушева Н.Б. Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов".
3. Авторское свидетельство СССР 624701 A, B22D 1/00, 10.08.1978

Claims (1)

  1. Способ модифицирования магниевых сплавов системы Mg-Al-Zn-Mn, включающий расплавление магния, введение компонентов сплава в защитной газовой среде без применения флюса и продувку расплава модификатором при температуре 730-750°С, отличающийся тем, что в качестве модификатора используют смесь хладона с аргоном в соотношении (1:1)-(1:3).
RU2015155167A 2015-12-23 2015-12-23 Способ модифицирования магниевых сплавов системы Mg-Al-Zn-Mn RU2623965C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015155167A RU2623965C2 (ru) 2015-12-23 2015-12-23 Способ модифицирования магниевых сплавов системы Mg-Al-Zn-Mn

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015155167A RU2623965C2 (ru) 2015-12-23 2015-12-23 Способ модифицирования магниевых сплавов системы Mg-Al-Zn-Mn

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015155167A RU2015155167A (ru) 2017-06-27
RU2623965C2 true RU2623965C2 (ru) 2017-06-29

Family

ID=59240367

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015155167A RU2623965C2 (ru) 2015-12-23 2015-12-23 Способ модифицирования магниевых сплавов системы Mg-Al-Zn-Mn

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2623965C2 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2701248C1 (ru) * 2018-06-25 2019-09-25 Борис Леонидович Бобрышев Способ бесфлюсовой плавки магниевых сплавов системы магний-алюминий-цинк-марганец и устройство для его осуществления
RU2745049C1 (ru) * 2020-08-07 2021-03-18 Публичное акционерное общество "Авиационная корпорация "Рубин" Устройство для рафинирования жидкого магниевого сплава продувкой

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU624701A1 (ru) * 1976-12-10 1978-09-25 Предприятие П/Я В-8337 Способ получени отливок из магниевоалюминиевых сплавов
RU2184789C1 (ru) * 2001-03-21 2002-07-10 Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" Способ приготовления магниевого сплава для фасонного литья

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU624701A1 (ru) * 1976-12-10 1978-09-25 Предприятие П/Я В-8337 Способ получени отливок из магниевоалюминиевых сплавов
RU2184789C1 (ru) * 2001-03-21 2002-07-10 Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" Способ приготовления магниевого сплава для фасонного литья

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RU 2351573C1), 10.04.2009. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2701248C1 (ru) * 2018-06-25 2019-09-25 Борис Леонидович Бобрышев Способ бесфлюсовой плавки магниевых сплавов системы магний-алюминий-цинк-марганец и устройство для его осуществления
RU2745049C1 (ru) * 2020-08-07 2021-03-18 Публичное акционерное общество "Авиационная корпорация "Рубин" Устройство для рафинирования жидкого магниевого сплава продувкой

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015155167A (ru) 2017-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2866701A (en) Method of purifying silicon and ferrosilicon
US20200199712A1 (en) Method for preparing ferrovanadium alloys based on aluminothermic self-propagating gradient reduction and slag washing refining
TWI589701B (zh) 鋼中Ti濃度的抑制方法以及矽脫氧鋼之製造方法
RU2623965C2 (ru) Способ модифицирования магниевых сплавов системы Mg-Al-Zn-Mn
US11384412B2 (en) Direct scandium alloying
JP2015124095A (ja) スラグの製造方法
JP2007517137A (ja) 鋼脱硫剤および鋼の脱硫におけるその使用
US2267298A (en) Method of producing highly pure manganese titanium alloys
JP2009114532A (ja) マグネシウム合金材の製造方法
RU2241775C1 (ru) Способ модифицирования магниевых сплавов
RU2563403C1 (ru) Способ производства безуглеродистых литейных жаропрочных сплавов на основе никеля
US20040159188A1 (en) Strontium for melt oxidation reduction of magnesium and a method for adding stronium to magnesium
JP3473080B2 (ja) AlまたはAl合金溶湯処理用フラックス
JP2017160504A (ja) Ti−Al系合金の表面処理方法
RU2617078C1 (ru) Способ модифицирования магниевых сплавов
RU2601718C1 (ru) Способ плавки и литья магниево-циркониевых сплавов
RU2402498C2 (ru) Состав для стабилизации распадающегося металлургического шлака
RU2179593C1 (ru) Флюс для сварки и электрошлакового переплава
SU1044652A1 (ru) Модификатор дл сплавов алюмини с кремнием
JP6083521B2 (ja) Al−Li系合金の製造方法
CN109182781A (zh) 一种用于铝液的熔炼方法
US2383281A (en) Process for producing magnesium containing beryllium
RU2650656C1 (ru) Способ получения лигатуры магний-иттрий
EP2695953B1 (en) Method for adding zinc to molten steel and process for producing zinc-containing steel
RU2164256C2 (ru) Способ переработки сплавов, содержащих благородные и цветные металлы

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181224