SU1285043A1 - Сплав дл легировани и модифицировани чугуна - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии , в частности к комплексным составам сплавов дл  легировани  и модифицировани  чугуна в процессе непрерывного лить  заготовок. Цель изобретени  - повышение физико-механических свойств чугуна. Предложенный сплав содержит, мас.%: бор 1,8- Зу5; алюминий 25-30; кальций 6,0- 12,5; азот 0,13-0,85; ванадий 1,5- 6,5; сурьма 0,1-0,35; железо - ос- тальиое. Использование предложенного сплава позвол ет повысить проч- иость чугуна, снизить коэффициент трени  без смазки, уменьшить глубину отбела. 2 табл. i СО С

Description

ts5 00 СП

й

со

Изобретение относитс  к металлур- пни, в частности к изысканию комплексных составов сплавов дл  легировани  и модифицированию чугуна в г процессе непрерывного лить  заготовок .

Цепь изобретени  - повышение физико-механических свойств, износе- стойкости и снижени  отбела чугуна.

Пример, Сплав дл  легировани  и модифицировани  чугуна получают алюмотермическим восстановлением шихты, содержащей окислы бора и ванади , нитрид бора, гидрид кальци , порошок сурьмы SbO, порошок железа и железную окалину, в обычном металлург ическом оборудовании в фу- теровочных ковшах и термических печах при 1100-1200°С.

Сухие измельченные компоненты шихты дозируют в следующих количествах , г/кг лигатуры:

Борный ангидрид .8

Скнсь ванади  173

Химический состав сплава, мас.%

Соотношение элементов в предлагаемом сплаве дл  легировани  и модифицировани  чугуна подобрано:таким образом, что обеспечиваетс  высока  раскислительна , легирующа  и модифицирующа  способность сплава при , обработке им чугуна.

Введение в состав сплава алюмини  позвол ет изменить термодинамическую активность углерода, способсву  тем ca№iiM процессу графитизации и сферритиэации чугуна.

0

5

0

Гидрид кальци  45

Нитрид бора 4

Сурьмы0,5.

Порошок алюмини  750

Порошок железа 880

Железна  окалина 140

Материалы шихты перемешивают в смесителе до получени  однородной массы. Подготовленную шихту померцают в тигель, опускают в шахтную цементационную печь типа Ц 05 нагретую до 1100 С, через 30 мин после прргре- ва начинает протекать реакци  метал- лотермического восстановлени , котог ра  протекает 1,5-2 мин. Тигель извлекаетс  из печи, снимаетс  с поверхности шлак и сплав разливаетс  в керамические формы, получаемые слитки металлорежущим оборудованием легко разрезаютс  на любые фракции.

Количество вводимой лигатуры составл ет 1% от веса металла.

В табл.1 приведен химический состав 1 сследованных сплавов.

Таблица I

Графитизирующее действие алюмини  при плавке чугуна св зано с образованием дисперсных частиц карбида алюмини , которые  вл ютс  центрами кристаллизации графита. Использование в качестве графитизатора алюмини  позвол ет уменьшить содержание кремни  в чугуне с 2,8% до 2,0%. В свою очередь уменьшение содержани  кремни  в чугуне благопри тно сказываетс  на форму графитовых включений - количество междендритно31

го точечного графита резко yMetrbma етс . Такой характер нзмемени  формы графита в дальнейшем способствует распаду аустенита до перлита.

Данный эффект начинает про вл тьс при концентрации алюмини  в сплаве не ниже 25%. Превышение содержани  алюмини  вьше 30% приводит к образованию в чугуне окисных пленок и ухудшению свойств чугуна.

Введение в состав сплава бора.,  вл ющегос  карбидо- и нитридостаби- лизатором, позвол ет повысить эксплуатационные свойства чугунных отливок

При введении бора менее 1,8% вли  ние на повышение износостойкости практически не ошущаетс . При увеличении содержани  бора более 3,5% в структуре наблюдаетс  повышенное содержание цементита, что отрицательно сказываетс  на физико-механических свойствах выплавл емого чугуна.

Кальций понижает термодинамическую активность углерода и увеличивает его растворимость в железе,  вл   сь при этом сильнейшим раскислите- лем и десульфуратором, способствует зарождению графитной фазы при первичной кристаллизации, чугуна. Оптимальное содержание кальци  в сплаве должно быть в пределах 6-12,5%,

При содержании в сплаве кальци  менее 6% в структуре чугуна наблюдаетс  повышенное содержание неметаллических включений в виде черных п тен.

При содержании кальци  в чугуне более 12,3% резко снижаетс  концентраци  углерода, что отрицательно сказываетс  на прочностных характеристиках чугуна.

Физико-механические свойства сплава

390 4,8

Известного 163 1,5

Ванадий иг-шет большое сродство к азоту и углероду, образу  высоко- устойчивый нитрид VNj и карбид , которые не вход т в решетку цемегг- тита и, следовательно, не участвуют в формировании цементита мдебурита.

Введение ванади  в состав сплава оказывает эффективное вли ние на повышение прочности и износостойкости чугуна благодар  микролегированию и дисперсионному упрочнению металла нитридами и карбонитридами ванади .

Сурьма,  вл  сь элементом-демодификатором , позвол ет получать перлитную структуру при модифицировании исходного чугуна и  вл етс  тормозом I I стадии графитизац1 и.

Основой, сплава дл  легировани  и модифицироваюш чугуна  вл етс  железо , которое способствует улучшению технологии его вынлавки, а также равномерному распределению всех компонентов в обрабатываемом-чугуне . Пределы по введению ванади , сурьмы и железа завис т от содержани  основных компонентов снлава и установлены экспериментально.

Чувствительность чугуна к отбе- лу оценивалась по максимальной толщине отбеленного сло  технологической клиновой пробы, заформованной в сырую песчанио-глипистую форму.

Дл  исследовани  износостойкости из заготовки вырезаютс  темплеты.

Испытани  па 1 зносостойкость проводили при нагрузке 15 кг и скорости враш,ени  твердосплавного диска 500 об/мин.

Физико-механические свойства сплава приведены в табл.2.

Т а б л II ц а 2

0,43

Физико-механические свойства сплава

Из результатов испытани  можно сделать следующие выводы: введение в состав сплава азота, ванади  и сурьмы, а также снижение содержани  в сплаве алюмини  значительно повышает физико-механические и служебные свойства сплава.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Сплав дл  легировани  и модифицировани  чугуна, содержащий бор, алюминии , к.зпшин и железо, о т л. и ч аПродоашение табл.2

   5

   0

   ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  физико-механических свойств, износостойкости и снижени  отбела чугуна, он дополнительно содержит азот, ванадий и сурьму при следующем .соотношении, мас.%:

   Бор

   Алюминий

   Кальций

   Азот

   Ванадий

   Сурьма

   Железо

   ,8-3,5 25-30

   6,0-12,5 0,13-0,85

   1,5-6,5

   0,1-0,35 Остальное