SU1698308A1 - Сплав дл легировани и модифицировани чугуна - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к сплавам дл  легировани  и модифицировани  чугуна и может быть использовано при выплавке чугуна дл  отливок, Целью изобретени   вл етс  повышение жидкотекучести выплавл емого чугуна, а также уменьшение газовых раковин и пористости чугунных отливок . Сплав дл  легировани  и модифицировани  содержит, мас,%: С 0,8-5,0; Si 0,2-2,2: Мп 0,2-2,0; V 0,05-2,0; Си 0,001-1,5; Сг 0,01-2,0; Р 0,4-1,4; Ti 0,05-4,0; Со 0,002- 0,25; Са О.ССгЗ-0,03; Мд 0,003-0,015, NI 0,005-0,1; Fe остальное. При обработке предлагаемым сплавом чугуна загр знен- ность сульфидами снижалась более чем на 20% при уменьшении их размера до 4,6-5,7 мкм, жидкотекучесть чугуна возросла на 10- 16%, газовые раковины и пористость отсутствовали . 2 табл.

Description

Изобретение относитс  к металлургии , в частности к разработке сплава дл  легировани  и модифицировани  чугуна и может быть использовано при выплавке чугуна дл  отливок.

Чугуны  вл ютс  основным материалом дл  производства отливок любой конфигурации и толщины, что св зано с хорошим комплексом литейных и механических характеристик чугуна. Одним из основных путей повышени  свойств чугуна  вл етс  их легирование специальными сплавами. Известен сплав, содержащий, мас.%: Кремний0,2-2

Марганец0.2-2

Хром0,05-2

Ванадий0,4-2

Углерод0,8-3

Алюминий0,05-1

Медь- 0.03-1.5

Титан0,05-4

ЖелезоОстальное

Недостатком данного сплава  вл етс  низка  жидкотекучесть получаемого чугуна, а также налич-ие газовых раковин и пористости в чугунных отливках.

Наиболее близхим по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению сплав следующего Состава, мас.%:

Ванадий0,08-2.0

Титан0,05-4,0

Хром0,01-2,0

Медь0,001-1,5

Марганец0,2-2,0

Углерод0,8-5,0

Кремний0,2-2,2

Фосфор0,4-1,4

Кобальт0,002-0,25

Молибден0,0005-0,015

ЖелезоОстальное

Этот сплав позвол ет проводить комплексное легирование чугунов и спецсталей. Недостатков даьного сплава  вл етс  то, что при легировании им литейного чугуна в последнем образуетс  множество крупных сульфидов неправильной остроугольной формы, вследствие чего чугун не обладает достаточной жидкотекучестью, а также склонен к образованию газовых раковин и пористости в отливке. Указанные недостатки не позвол ют использовать чугун, выплавленный с использованием данного сплава, при изготовлении толстостенных и разностенных отливок вследствие опасности образовани  литейных дефектов (недоливов , спаев, раковин, пористости и пр.).

Цель изобретени  - повышение жидко- текучести чугуна, выплавл емого с использованием предлагаемого сплава, а также уменьшение азооых ракочин и пористости чугунных отливок.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что сплав, содержащий ванадий, титан, хром, медь, марганец, углерод, кремний, фосфор и кобальт дополнительно содержит кальций , магний и никель при следующем соотношении компонентов, мае %:

Углерод0,8-5,0

Кремний 0,2-2,2

Марганец. 0,2-2,0

Ванадий0,05-2,0

Медь0,001-1,5

Хром001-2,0

Фосфор0,4-1,4

Титан0,05-4,0

Кобальти, 002-0,25

Кальций0,003-0,03

Магний 0,003-0,015

Никель0,005-0,1

ЖелезоfОстальное

Кальций м магний, переход щие в чугун из предла1аег 1ого сплава, воздействуют на сульфидные неметаллические включени , наход щиес  в чугуне. Обычно сульфидов в чугуне довольно много, они имеют неправильную угловатую форму и значительные размеры. При переходе кальци  из сплава в чугун сульфидные включени  измельчаютс  и преобретают форму близкую к сферической (глобул рной). Магний за счет своего десульфирующего воздействи  снижает общее количество сульфидов в чугуне. Таким образом, совместное введение кальци  и магни  из сплава в чугун измельчает, глобу- л ризирует сульфиды и уменьшает общее их количество. Зло, а частности, снижает в зкость жидкого чугуна и благопри тно сказываетс  на его жидкотекучести при

заливке (Ян). Большинство чугунных отливок имеет сложную конфигурацию и тонкие стенки, поэтому жидкотекучесть имеет дн  литейного чугуна большое значение.

Снижение в зкости чугуна за счет присутстви  в нем кальци  и магни , переход щих из предлагаемого сплава, облегчает выход газов из металла при выдержке в ковше и заливке. Это снижает возможность об0 рэзовани  газовых раковин и пористости в отливках.

Присутствующий в предлагаемом сплаве нмкель переходит в жидкий чугун и умень- шает растворимость в нем азота,

5 Вследствие этого веро тность образовани  газовых раковин в отливке значительно уменьшаетс ,

При содержании в предлагаемом сплаве кальци  и магни  менее 0,003% они не

0 обеспечивают в чугуне глобул ризации, измельчени  и уменьшени  количества неметаллических сульфидных включений. В этом случае не достигаемс  улучшение жидкоте- кучести и снижение количества усадочных и

5 газовых дефектов. Присутствие в сплаве кальци  свыше 0,03 мас.% нецелесообраз- но, так как дальнейшего измельчени  и глобул ризации сульфидов, а также повышени  жидкотекучести не наблюдает0 с . Магний при содержании его в сплаве свыше 0,015% также нецелесообразен, поскольку он не ведет к дальнейшей десульфу- рации чугуна и к уменьшению количества сульфидов. Дополнительного повышени 

Ь жидкотекучести также не наблюдаетс .

Наличие в предлагаемом сплаве никел  ч количестве менее предлагаемого предела (0,005 мас.%) не приводит к снижению количества газовых раковин, так как такого его

0 содержани , очевидно, недостаточно дл  уменьшени  растворимости азота в жидком чугуне. В то же врем  присутствие в сплаве н -кел  свыше 0,1 % нецелесообразно ввиду того, что уже при предлагаемом верхнем

5 пределе содержани  никел  обеспечиваетс  полное отсутствие газовых дефектов в отливке.

Прм сравнении предлагаемого техниче- 0 ского решени  с известным вы влено, что отличительными признаками данного технического решени   вл етс  введение в со став известного сплава кальци , магни  и никел  при следующем соотношении ком- 5 понентов, мас.%: С 0,8 - 5,0; Si 0,2-2,2; Мп 0,2-2,0; V 0,05-2,0; Си 0,001-1,5; Сг 0,01- 2,0; Р 0,4-1,4; Ti 0.05-4,0; Со 0,002-0,25; Са 0.003-0,03; Мд 0.003-0.015: Ni 0,005-0,1; Fe остальное.

Известно введение в состав модификатора кальци  и магни  в сочетании с другими элементами, которое позвол ет повысить механические свойства модифицируемого i чугуна и усвоение РЗМ. Извест- но также введение в состав модификаторов никел , позвол ющее повысить твердость и износостойкость чугуна либо пластичность и ударную в зкость. Однако введение кальци , магни  и никел  в сочетании с другими компонентами обеспечивает повышение жидкотекучести чугуна и уменьшение газовых пороков в чугунной отливке.

П р и м е р. В услови х опытно-экспериментального завода в 200 кг индукционной печи выплавлено несколько составов предлагаемого сплава с содержанием элементов на различных уровн х, а также сплав известного состава. Химические составы сплавов приведены в табл.1.

Полученные варианты сплавов в количестве 30% от металлозавалки вводили в шихту при выплавке чугуна. Эти плавки проводились в индукционной печи емкостью 60 кг. От каждой плавки заливались отливки цилиндрической Формы диаметром 15 см и высотой 45 см, а также пробы на жидкотекучесть (проба Нехендзи-Самарина и спираль Кери). Цилиндры разрезали вдоль оси дл  обнаружени  газовых раксвин и по- ристости, из плотной части отливзк вырезали образцы дл  металлографического анализа сульфидных включений. Подсчет сульфидов проводили на нетравленых шлифах линейным методбм.

Данные по общей загр зненности сульфидами (I), относительному количеству глобул рных сульфидов и их среднему размеру (аср), а также данные по жидкотекучести и наличию газовых дефектов в отливках при- ведены в табл.2.

Из табл.2 видно, что в чугуне, выплавленном с использованием предлагаемого рплава (составы 2-5,8) обща  загр зненность сульфидами и их средний размер за- метно ниже , а процент глобул рных сульфидов, выше, чем в чугуне, выплавленном на известном сплаве (состав 1). Жидкотекучесть чугуна, выплавленного на предлагаемом сплаве, значительно выше, а литейных дефектов (газовых раковин, осевой пористости) не наблюдаетс . Исключением  вл етс  чугун, дл  выплавки которого

примен лс  сплав состава 7. где содержание кальци , магни  и никел  находитс  ниже нижнего предела. В этом случае чугун имеет довольно низкую (на уровне чугуна, выплавленного с использованием известного сплава) жидкотекучесть и в отливке имеютс  газовые раковины.

Повышение содержани  кальци  и маг- нч  в сплаве выше предлагаемых пределов (COCTSB 6) нецелесообразно, так как по сравнению с содержанием этих элементов на верхнем пределе (состав 4) наблюдаетс  да- ,уе ьекотсрое увеличение количества и размера сульфидов, следовательно, снижение жидкотекучести,

Таким образом, сппав дл  легировани  и модифицировани  чугуна повышает жидкотекучесть выплавл емого чугуна и устран ет газовые, раксвины и пористость в чугунных отливках. Указачмые преимущества позвол ют использовать предлагаемое техническое ре иенме при выплавке фасонных чугунннх отливок различного назначени .

Claims (1)

1. Брак отливок по литейнь м дефектам, вызванным низкой жидкотекучестью (недоливам , спа м), а также по газовым раковинам и пористости при использовании предлагаемого сплаза снижаетс  в среднем на 50%. Формула изобретени  Сплав дл  легировани  и модифициро- ИР чугуна, содержащий углерод, кремний , марганец, ванадий, медь, хром, фосфор, титсН. кобалы и железо, отличающийс  тем. что, с целью повышени  жидкотекучести чугуна, уменьшени  газовых раковин и пористости чугунныхстлмвск. сн дополнительно содержит кальций, магний и никель при следующем соотношении компонентов, мас.%:

   Углерод 0.8-5,0

   Кремний0,2-2,2

   Мар.анец0,2-2,0

   Ванадий0,05-2,0

   Медь 0,001-1,5

   Хром0,01 -2.0

   Фосфор0,4-1,4

   Титан0,05-4,0

   Кобальт0,002-0,25

   Кальций0,003-0,3

   Магний0,003-0,015

   Никель0,005-0,1

   ЖелезоОстальное

   Таблица 1 I-.-СплавIХимически; состаа, мас.%

   С j SI МиСи j Cr . Р j Ti j CoV - Mo I Ca Mg - I Ni -- j Fe

   1Известный (прототип ) (2)2,3 1,21,1 0,8 1,05 0,5 0,17 0,12 0,65 8,011 - ост.

   2Предлагаемый

   Все элементы на ВУ5,0 2,22,0 1,5 2,0 1,4 4,0 0,25 2,00 - 0,03 0,015 0,1

   3Все элементы на НУ0,8 0,20,2 0,001 0,01 0,4 0,05 0,002 0,05 - 0,003 0,003 0,005 - 4Кальций , магний

   никель на ВУ2,9 1,21,1 0,8 1,05 0,5 0,17 0,12 0,65 - 0,03 0,015 0,1 да

   с

   5Кальций, магний и§ никель ка НУ2,9 1,21,1 0,8 1,05 0,5 0,17 0,12 0,65 - 0,03 0,003 0,005 - 6Кальций , магний к

   никель выше ВУ2,9 ,1 0,8 1,иэ 0,5 0,17 0812 0,65 - 0,032 0,018 0,120 - 7Кальций , магний и

   никель ниже НУ2,9 1,21,1 0,8 1,05 0,5 0,17 0,12 0,65 - 0,002 0,002 0,003 - 8Все элементы на СУ2,9 1,21,1 0,8 1,05 0,5 0,17 0,12 0,65 - 0,014 0,010 0,068 ,..,.оэ

   Известный 1

   3.85

   -32

   редлагаемый 2 3 k

   5 6 7

   2,20 3,00 2,10 2,90 2,15 3,90

   75 67 77 72 7 33

   2,35

   7

   Таблицэ2

   620

   715 682 722 708 720 6)8

   710

   916

   1060 1010 1073 1065 1070 914

   1069

   Газовые раковины , осева  пористость Нет

   Газовые раковины , осева  пористость Нет