SU1081230A1 - Лигатура - Google Patents

Abstract

ЛИГАТУРА, содержаща  редкоземельные элементы цериевой группы , магний, кремний, барий, кальций и железо, .отличающа с  тем, что, с целью повышени  предела прочности чугуна и степени усвоени  легирующих элементов, она дополнительно содержит марганец и иттрий при следующем соотношении компонентов, мае.%: Редкоземель .ные элементы цериевой 0,1-1,0 группы 5-10 Магний 25-60 Кремний 0,1-5,0 Барий 0,2-1,0 Кальций О) 0,1-10,0 Марганец 0,01-1,0 Иттрий Железо Остальное

Description

CD Ж

JC

:о

Изобретение относитс  к литейному производству, а именно к изысканию составов лигатур, примен емых при производстве высокопрочного чугуна с шаровидным графитом.

Известна лигатура 1, содержаща , мас.%:

РЗМ30-60

Иттрий5-15

Алюминий0,5-15

Магний0,1-6,0

Кальций0,5-30

Барий . 0,5-30 Стронций0,1-15

Кремний30-50

Железо Остальное Недостатком данной лигатуры  вл етс  низка  степень усвоени  легирующих элементов, что обусловлено недостаточным эффектом модифицировани  ..

Наиболее близкой к предложенной  вл етс  лигатура С2, содержаща , Mac.S:

РЗМ2-15

Кальций5-20

Магний12,5-25

Барий0,1-10

Железо 1-26

КремнийОстальное

Однако повышенное содержание кал ци  и магни  в известной лигатуре ухудшает услови  модифицировани  чугуна. Особенно это относитс  к внутриформенному модифицированию (известно, что кальций приводит к шлакованию лигатуры, что требует высоких температур заливки дл  обеспечени  нормального хода процесса модифицировани , повышенное содержание магни  снижает коэффициент усвоени  магни , ухудшаютс  услови  заливки форм - выплески металла, пирроэффект, повы111енное выделение дыма).

Кроме того, известна  лигатура обеспечивает, получение ВЧШГ ферритного или ферритно-перлитного классов , вследствие отсутстви  в ее составе элементов перлитизирующих металлическую матрицу. Дл  получеНИН чуГунов перлитного и перлитно-. ферритового классов требуетс  дополнительна  технологическа  операци  легирование.

Целью изобретени   вл етс  повышение предела прочности чугуна и степени усвоени  легирующих элементов .

Поставленна  цель достигаетс  те . что лигатура, содержаща  редкозе-. мельные элементы цериевой группы, магний, кремний, барий, кальций и желе.зо, дополнительно содержит марганец и иттрий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Редкоземельные элементы цериевой

0,1-1,0 группы 5-10 Магний

Кремний 25-60 Барий 0,1-5,0 0,2-1,0 Кальций 0,1-10,0 Марганец 0,01-1,0 Иттрий

Железо Остальное

Обоснование выбранных пределов содержани  ингредиентов ( установлены экспериментально):

известно положительное вли ние

редкоземельных элементов цериевой группы на процесс сфероидизацииии графита в чугунах. Пределы содержани  0,1-1,0 РЗМ цериевой группы в лигатуре и обеспечение ею содержани  этих элементов в чугунах (0,002-0,02% после модифицировани   вл ютс  оптимальными. Кроме того, при установке величины содержани  РЗМ учитывалс  фактор низкой стоимости лигатуры;

магний - нижний предел выбран, исход  из необходимости обеспечени  достаточной величины М остатка; в чугуне дл  сфероидизации графита. Увеличение содержани  магни  свы- ;

ше 10% снижает коэффициент усвоени  магни  и ухудшает услови  заливки и модифицировани  расплава чугуна-/ кремний - при его содержании в лигатуре в пределах 25-60% обеспечиваетс  оптимальна  графитизирующа  обработка расплава и удовлетворительна  растворимость лигатуры; барий - пределы его содержани  в лигатуре 0,1-5,0% обеспечивают

оптимальную графитизирующую обработку расплава и устран ют возможность по влени  структурно-свободного цементита;

кальций оказывает положительное

вли ние на процесс сфероидизации графита (кальций сам  вл етс  слабым сфероидизатором, кроме того, он обладает большим химическим сродством к вредным примес м - демодификаторам сере и кислороду, в силу чего он св зывает их в устойчивые химические соединени , рафинирует расплав чугуна и подготавливает его к сфероидизирующей обработке магнием ). Верхний предел

(1,0%) установлен исход  из необходимости обеспечени  хорошей растворимости лигатуры при внутриформенном модифицировании чугуна. Нижний предел (0,2%) - исход  из эффективности рафинирующего действи  лигатуры-;

марганец  вл етс  элементом перлитизатором структуры. Включение его б состав лигатуры позвол ет

осуществл ть одновременно две технологические операции - модифицирование и легирование чугуна. Причем при внутриформенном модифицировании обеспечиваетс  экономное (без угара ) позднее легирование. Кроме того, марганец благопри тно воздействует на услови  модифицировани  за счет снижени  температуры плавлени  лигатуры.. Превышение содержани  марганца в лигатуре свыше 10% исключает возможность получени  ВЧШГ перлитного класса и снижает ункперсальность лигатуры;

иттрий благопри тно воздействует на процесс сфероидизации графита. При зтом общее легирование иттрием чугуна даже в небольших количествах увеличивает прочность при раст жении и твердость получаемых чугунов, позвол   повысить их марку. Превышение содержани  иттри  в лигатуре свыше верхнего предела можеу привести к по влению кромочного отбела в тонкостенных отливках и снижает универсальность лигатуры. Нижний .предел (0,01%) установлен исход  из эффективности вли ни  иттри .

Таким образом, компоненты лигатуры , взаимодейству  с чугуном, оказывают активное рафинирующее воз .ействие на расплав чугуна, графитизируют и перлитизируют чугун, сфероидизируют графит. При этом значительно повышаетс  прочность ВЧШГ, улучшаетс  равномерность растворени  лигатуры в расплаве чугуна, стабилизируютс  структура и свойства отливок полученных внутриформенным модифицированием.

Пример. Дл  проведени  сравнительных испытаний известной и п.редлагаемой лигатур был выплавлен исходный чугун следующего состава, углерод 3,4%, кремний 2,6%, марганец 0,2%, хром 0/1%, сера 0,02%. Технологи  получени  высокопрочного чугуна включала обработку лигатурами исходного расплава в реакционной камере сырой песчано-глинистой формы.Предлагаема  лигатура использовалась с нижним, верхним и средним содержани ми ингредиентов, известна  лигатура - со средним содержанием компонентов. Испытуемые составы лигатур представлены в табл. 1 Расход лигатур составил 1,2-2,0%, температуры заливки форм 1340 и 1420 г..

Результаты механических испытаний чугунов с шаровидными графитом, : полученных при модифицировании известной и предлагаемой лигатурами, а также степень усвоени  легирующих элементов расплавом чугуна представлены в табл. 2.

Данные на усвоению добавки модификатора расчитаны исход  из величины нерастворившегос  остатка

0 и степени усвоени  элементов, вход  щих в состав лигатур.

Из табл. 2 видно, что максимальные механические свойства достигаютс  у чугунов, модифицированных

5 S литейной формепредложенной лигатурой . Чугуны, отработанные известными лигатурами и противопоставленной экспертизой, недостаточно эффективно модифицированы (больша  веQ личина нерастворившегос  остатка,

низка  степень усвоени  элементов), вследствие чего обладают низкими механическими характеристиками. По полученным экспериментальным

5 данным было определено, что усвоение чугуном легко окисл емых компонентов (РЗМ, магний, иттрий, кальций , алюминий, барий ), вход щих в состав лигатуры составл ет 65%, при полностью растворившейс  добавке,

а остальных элементов (кремний, марганец, стронций) - 90%.

Технологи  получени  лигатуры. Лигатуру с содержанием 0,11 ,0% РЗМ, 5-10% магни , 25-60%

5 кремни , 0,1-5,0% бари , 0,1-10% марганца, 0,01-1,0% иттри , остальное железо получают сплавлением ферросплавов или восстановительной плавкой в электропечи. Марганец в

0 количестве О,1-10% присаживают в расплав в виде чистого компонента или ферросплава. Иттрий в расплав лигатуры переходит из концентратов в процессе восстановительной плав5 ки или. его присаживают в расплав в виде чистого- компонента.. Полученную лигатуру измельчают на щековой дробилке до фракций 5-50 мм. I

Экономический эффект от использовани  предложенной лигатуры по сравйё -нию с применением известной лигату- ры дл  производства отливок из ./. ВЧШГ внутрифоЕЯленным модифицирова5 нием составит 106 тыс.руб.

Таблица 1

ПредлоТаблица

Claims (1)

1. ЛИГАТУРА, содержащая редкоземельные элементы цериевой группы, магний, кремний, барий, кальций и железо, .отличающаяся тем, что, с целью повышения предела прочности чугуна и степени усвоения легирующих элементов, она дополнительно содержит марганец и иттрий при следующем соотношении компонентов, мае.%:

   Редкоземельные элементы цериевой .

   группы 0,1-1,0 Магний 5-10 Кремний 25-60 С Барий 0,1-5,0 е Кальций 0,2-1,0 (/> Марганец 0,1-10,0 Иттрий 0,01-1,0 Железо Остальное Кмм

   30-60

   5-15

   0,5-15

   0,1-6,0

   0,5-30

   0,5-30

   0,1-15

   30-50 Остальное

   0,1-1,0 •5-10 25-60

   0,1-5,0

   0,2-1,0

   0,1-10,0 0,01-1,0 Остальное