SU1656004A1 - Лигатура дл чугуна - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии , в частности к составам лигатур дл  микролегировани  и модифицировани  износостойких чугунов, работающих в услови х сухого трени . Цель изобретени  - повышение износостойкости чугунов. Лигатура содержит , мас.%: медь 12-15; алюминий 6-8; фосфор 5-8; бориды ниоби  22-27; лантан 8-12; карбонитриды хрома 11-15; теллур 2-7; углерод 0,5-1,0 и железо остальное. Дополнительный ввод в состав лигатуры боридов ниоби , лантана, карбонитридов хрома и теллура в 1,40-1,85 раз снижает уровень износа чугуна в услови х сухого трени  за счет комплексного модифицирующего и микролегирующего действи  указанных компонентов. 1 табл. С и

Description

Изобретение относитс  к металлургии , в частности к лигатурам дл  микролегировани  и модифицировани  износостойких чугунов.

Цель изобретени  - повышение износостойкости чугуна.

Лигатура дл  чугуна, содержаща  медь, алюминий, фосфор, углерод и железо , дополнительно содержит бориды ниоби , лантан, карбонитриды хрома и теллур при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Медь12-15

Алюминий6-8

Фосфор5-8

Бориды ниоби  22-27

Теллур2-7

Лантан8-12

Карбонитриды

хрома11-15

Углерод 0,5-1,0 ЖелезоОстальное

Дополнительное введение в состав лигатуры карбонитридов хрома обеспечивает повышение стабильности изотропной структуры чугуна, твердости и прочности чугуна, что способствует увеличению эксплуатационных -свойств и износостойкости при сухом трении. Микролегирующий эффект карбонитридов хрома при их содержании до 11 мас.% недостаточен, не обеспечиваетс  получение изотропной структуры и повышение твердости, износостойкости и фрикционных свойств чугуна , а при концентрации их более 15 мас.% увеличиваетс  содержание неметаллических включений по границам зерен, снижаютс  механические и фрик- ционные свойства.

О

ел

Os

о о

N

Теллур отбеливает и измельчает труктуру и повышает содержание i ерлита, твердость, прочность, рикционную теплостойкость и дру- с гие фрикционные свойства, но при содержании более 7 мае.% увеличиваетс  отбел чугуна, что сниает ударную в зкость, износостои- остьs а при содержании теллура в ли- |Q атуре до 2 мас.% его вли ние на прочость , твердость и фрикционные свойтва несущественно.

Лантан модифицирует структуру чугуна , повышает твердость чугуна. При концентрации лантана до 8 мас.% модифицирующий эффект лигатуры, твердость и фрикционные свойства чугуна низкие, а при увеличении концентрации лантана более 12 мас.% повышаютс  jn хрупкость и содержание неметалличес- ких включений в структуре и снижаютс  пластические и фрикционные свойства чугуна

Введение боридов ниоби  обусловле- 25 но повышением устойчивости структуры и износостойкости вследствие образовани  в чугуне карбоборидов с более мелкой, твердой и износостойкой эв- текткко, чем фосфидна , отмечаема  при содержании их в лиггтуре менее 22 мас.%. При концентрации берндоз ниоб   более 27 мас,% бориды ниоби  располагаютс  преимущественно по границам зереп,, что снижает трещикостой- , фрикционные и эксплуатационные свойства

Медь в составе лигатуры обеспечивает измельчение структуры микролегированного чугуна, стабилизацию и сфе- роидизапию перлита металлической ос нови, способствует повышению твердости, износостойкости и контактной выносливости , а также предела прочности при раст жении,, При концентрации меди до 12 мас.% твердость, контактна  выносливость t задирос ойкость. фрикционные свойства и предел прочности чугуна при раст жении недостаточны, а при коице рапик меди более 15 млс.% ухудшаю1 - с  технологические свой-;тва5 увеличиваетс  ликваци , снижаютс  предел выносливоеги, износостойкость9 коэффициент тпени  и однорсднос о структуры .

SS

Содержание алюмини  в составе JJ лигатуры принимав с  6-8 мас,/ что способствует уменьшению сгс графити- зиру щей способности ка м кро ггчро

35

45

50

S

J

5

5

0

ванньй чугун и повышению фрикционных и механических свойств. Нижний предел содержани  алюмини  (6 мас.%) ограничиваетс  повышением отбела, снижением контактной выносливости и коэффициента трени  при более низких его содержани х , а при увеличении концентрации алюмини  более 8 мас.% снижаетс  усвоение компонентов лигатуры, твердость, фрикционна  теплостойкость и увеличиваетс  содержание пластинчатого перлита в структуре чугуна.

Углерод в составе лигатуры оказывает графитизирующее вли ние, снижает твердость и сопротивл емость задиру и износу, поэтому его содержание прин то 0,5-1,0 мас.%. При увеличении содержани  углерода более 1,0 мас.% снижаютс  твердость, эксплуатационна  стойкость и износостойкость при сухом трении.

Фосфор в составе лигатуры обеспечивает повышение степени перлити- зации, твердости, износостойкости и коэффициента трени . При концентрации фосфора до 5 мас.% увеличение коэффициента трени , твердости и износостойкости недостаточно, а при концентрации фосфора более 8 мас.% снижаютс  однородность структуры, увеличиваютс  отбел, количество усадочных раковин и снижаетс  фрикционна  износостойкость.

Пример. Дл  выплавки лигатуры используют следующие шихтовые материалы: медь марки Ml (ГОСТ 895-78) фракции 3 - 250 мм; (Ьеррофосфор ФФ (ТУ 5-29-79) фракции 0,5-3,5 мм; измельченные до фракции 0,1-3 мм кар- Сонлтриды хрома ФХ800Н; металлический телаур Те 1 фракции 0,1-3 мм; бориды ниоби  в порошковом виде НбБЬОН; металлический лантан ЛаЭ-1 (ТУ 48-4-226-86), измельченный до фракции 0,5-5 MMJ алюминий АчО (ГОСТ 295-79), измельченный до фракции 055-5 мм,

/- л  выплавки оптимального соста- иа J предложенной лигатуры использу- кл 24 кг меди М1; 13,5 кг алюмини  АчО 1-L2 кг феррофосфора ФФ; 38,2кг борицоь ниоби ; 18S6 кг карбонитридов хрома; 17Э4 кг металлического лантана ч 10,1 кг теллура Те 1.

плавки чугуна проведены в д,гойых электропечах с перегревом 1-асплава дс 1470-1 riO°C.

51

Лигатуру выплавл ют в индукционно печи с кварцитовым тиглем емкостью 30 кг. Плавку провод т в следующей последовательности. Сначала под слоем древесного угл  расплавл ют медь М1 (ГОСТ 859-781), раскисл ют ее феррофосфором при 1250-1270°С. После этого ввод т бориды ниоби  и, выдержав в течение 2-4 мин, ввод т расчетное количество фосфора, карбо- нитридов хрома ФХ800Н, алюминий и перемешивали расплав. После растворени их присаживают при 1150-1200°С плавиковый шпат (0,2% от массы расплава) и за 3-5 мин до разливки при непрерывном перемешивании ввод т лантан и теллур.

Расплав лигатуры при 1220-1230 С разливают по формам.

В таблице приведены составы выплавленных лигатур и результаты их испытаний.

Лигатуру испытывают при микролегировании фрикционного чугуна, содержа щего, мас.%: углерод 2,3-2,32; кремний 0,9-1,0; марганец 1,7; фосфор до 0,06; никель 0,27; хром 0,55-0,57 и железо - остальное. Лигатуру ввод т в ковш ёмкостью 2 т при выпуске чугуна из электропечи в количестве

0

0

0,7% от массы расплава при 1430- 1450 С. Износ определен по известной методике.

Как видно из таблицы, использование предложенной лигатуры дл  микролегировани  износостойкого чугуна обеспечивает повышение износостойкости чугуна.

Форму л а изобретени 

Лигатура дл  чугуна, содержаща  медь, алюминий, фосфор, углерод и железо, отличающа с  тем, что, с целью повышени  износостойкости чугуна, она дополнительно содержит бориды ниоби , лантан, карбо- нитриды хрома и теллур при следующем соотношении компонентов, мас.%:

25

30

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Лигатура для чугуна, содержащая медь, алюминий, фосфор, углерод и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения износостойкости чугуна, она дополнительно содержит бориды ниобия, лантан, карбонитриды хрома и теллур при следующем соотношении компонентов, мас.%:

   Медь 12-15 Алюминий 6-8 Фосфор 5-8 Бориды ниобия 22-27 Лантан 8-12 Карбонитриды хрома 1 1-15 Теллур 2-7 Углерод 0,5-1 Железо Остальное

   Лигатура

   Содержание компонентов, мае. 2

   Медь Алюминий Фосфор Бориды ниобия Карбонитриды хрома Угле- род Теллур Лантан Железо Износ в условиях сухого· трения, мг/см² 1 12 6 5 22 11 0,5 2,3 8 Остальное 3,5 2 13 ' 7 6 25 12 . 0,8 6,0 11 То же 2,7 3 15 8 8 : 27 15 1,0 7,0 12 з,о 4 11 5,3 з ^: 17 9,2 0,1 1,2 5 4,5 5 16 ' 6 7 . 28,5 . 16,2 ’ 1,1 7,3 12,2 __rt_ 4,1 6 (известный) 35 21 9 - - 0,3 - - 5,0