SU1717660A1 - Лигатура дл чугуна - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к лигатурам дл  модифицировани  чугуна дл  литых дета лей. Целью изобретени   вл етс  повышение модул  упругости и технологических свойств чугуна. Лигатура содержит, мае.%: медь 8-11; алюминий 8-17; углерод 0,5-7,2; бориды марганца 9,5-14,2; церий 3,11-7,0; нитриды кремни  5,2-8,2; висмут 7,0-11,3; железо остальное. Ковшева  обработка предлагаемой лигатурой доэвтектического чугуна позвол ет повысить его модуль упругости до 137-146 ГПа, при этом повышаютс  прочностные и пластические свойства, ударна  в зкость возрастает более чем в 2 раза, эксплуатационна  стойкость повышаетс  до 895-956 ч, предел коррозионной усталости - до 486-495 МПа. 2 табл.

Description

сл

С

Изобретение относитс  к металлургии, в частности к лигатурам дл  модифицировани  чугуна дл  литых деталей, работающих- в услови х статических и динамических нагрузок .

Известна лигатура, содержаща , мас.%: марганец 5-10; кремний 15-35; кальций 0,5-1,5; РЗМ 5-10; алюминий 0,1-6; циркбг ний 0,1-5; медь 5-10; берилий 5-10; СТРОНЦИЙ 2-10; тантал 0,1-3; барий 0,1-2; железо остальное.

Лигатура обеспечивает уменьшение от- бела и получение изотропной структуры чугуна в отливках, однако вызывает большое шлакообразование и недостаточно повышает технологические свойства.

Известна лигатура, содержаща , маё}%: углерод 0,7-1,1; хром 20,0-30,0; молибден 4,0-8,5; кобальт 2,6-6,0; ванадий ,5; ниобий 2,5-4,0; алюминий 0,05-0,3; железо остальное.

Однако известна  лигатура дл  ее использовани  требует высокого перегрева чугуна, увеличивает отбел, уменьшает ударную в зкость и технологические свойства чугуна.

Наиболее близкой к изобретению  вл етс  лигатура следующего химического состава . мас.%: медь 30-45; алюминий 20-30; фосфор 5-10; углерод 0,2-4; железо остальное .

Микролегирование чугуна известной лигатурой провод т при 1350-1360°С путем погружени  на дно ковша раздробленной до фракций не более 20 мм лигатуры в количестве 1 % от массы обрабатываемого расплава . Это обеспечивает повышение временного сопротивлени  на разрыв на 30 МПа и твердости на 25 Н В микролегированного чугуна по сравнению с серым чугуном.

Однако известна  лигатура не обеспечивает существенного повышени  техноло 4 CS О О

гических свойств и модул  упругости чугуна в отливках.

Цель изобретени  - повышение модул  упругости и технологических свойств чугуна в отливках, работающих в услови х статических и динамических нагрузок.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что лигатура дл  чугуна, содержаща  медь, алюминий , углерод, железо, дополнительно содержит церий, бориды марганца, нитриды кремни  и висмут при следующем соотношении компонентов, мас.%: медь 8,0-11; алюминий 8,0-17,0; углерод 0,5-7,2; б.ориды марганца 9,5-14,2; церий 3,11-7,0; нитриды кремни  5,2-8.2; висмут 7,0-11,3; железо остальное.

.. Дополнительное введение в состав лигатуры нитридов кремни  обеспечивает по- вышение дисперсности .структуры и стабильности технологических свойств чугуна в отливках, трещиностойкости и прочностныхсвойств, что обеспечивает существенное увеличение его модул  упругости и эксплуатационной стойкости. При концентрации нитридов кремни  до 5,2 мас.% стабильность структуры, модуль упругости , технологические свойства и эксплуатационна  стойкость недостаточны, а при повышении содержани  (более 8,2 мас.%) снижаютс  ударна  в зкость, пластические свойства и эксплуатационна  стойкости чугуна в отливках.

Церий модифицирует структуру, понижает термодинамическую активность углерода , увеличивает, степень сфероидизации графита и неметаллических включений, что повышает технологические .и механические свойства чугуна. Его модифицирующий и стабилизирующий эффект начинает сказыватьс  с содержани  3.11 мас. %, но при увеличении его концентрации (более 7 мас.%)снижаютс  технологические свойства и модель упругости чугуна.

Бориды марганца перлитизуют и ИЗ - мельчают структуру, повышают модуль упругости и трещиностойкости, но при концентрации их более 14,2 мас.% снижаютс  однородность структуры, пластические , технологические и эксплуатационные свойства обработанного этим элементом чугуна . При концентрации боридов марганца менее 9,5 мас.% стабильность структуры, модуль упругости, эрозионна  стойкость и технологические свойства чугуна недостаточны .

Углерод и алюминий оказывают графи- тизирующее вли ние, снижают коррозионную усталость, износостойкость и технологические свойства. Поэтому их концентраци  ограничена соответственно пределами-0 ,50-7,2 и 8-17мас.%. При меньших значени х концентрации снижаетс  модуль упругости.

В лигатуру дополнительно ввод т

висмут в количестве 7-11,3 мас.%, что способствует повышению дисперсности структуры, технологических свойств, образованию аустенита и зернистого перлита, повышению коррозионной стойкости и мо0 дул  упругости чугуна. Аустенитообразую- щее и отбеливающее вли ние висмута и повышение дисперсности структуры, эрозионной стойкости и модул  упругости начинает сказыватьс  с концентрации 7 мас.%, а

5 при увеличении его содержани  (более 11,3 мас.%) снижаютс  стабильность структуры, эрозионна  и эксплуатационна  стойкость чугуна в отливках, ухудшаютс  модуль упругости и технологические свойства.

0 Пример. Опытные плавки лигатур провод т в индукционных печах с тигл ми емкостью 150 кг с использованием ферросплавов , стального лома, электролитической меди, нитридов кремни , метал5 лического цери , боридов марганца висмута . Сначала в индукционной печи расплавл ют стальной лом и медь, перегрева  расплав до 1320-1350°С, затем ввод т фер- роцерий и электрическую медь. После вы0 держки в течение 2-3 мин ввод т бориды марганца и нитриды кремни , а перед выпуском расплава в разливочные ковши - металлический висмут. Разливку производ т при 1340±10°С в сухие песчаные литейные

5 формы и получают плоские плитки толщиной 15-16 мм.

Лигатуру в измельченном виде ввод т в раздаточные литейные ковши в расплав чугуна доэвтектического состава, содержаще0 го, мас.%: углерод 2,6; кремний 1,21; марганец 0,37; фосфор 0,05; хром 0,05; никель 0.16; сера 0,05; азот 0,03; титан 0,01; железо остальное.

Лигатуру .ввод т в количестве 0,3% от

5 массы расплава.

В табл.1 приведены химические составы лигатур опытных плавок.

Испытани  чугуна, полученного с использованием лигатуры, на ударную в з0 кость провод т на образцах размером 10x10x55 мм с V-образным надрезом. Остаточное содержание нитридов кремни  и соответственно степень их усвоени  определ ют по методике количественного диф5 ференцированного химического анализа сталей и сплавов, содержащих окислы,.бориды и нитриды.

В табл.2 приведены технологические, механические и эксплуатационные свойства модифицированного чугуна, обработанного

лигатурами известного и предлагаемого составов .

Технологические свойства определ ют на стандартных решетчатых технологических пробах, испытани  на коррозионную усталость - на цилиндрических образцах VIII на базе io7 циклов при циклическом нагружении.

Исследование прочностных свойств определ ют на цилиндрических образцах Ш

мм. : . : .. ; - -. :

Как видно из табл.2, предлагаема  лига- тура обеспечивает более высокие модуль упругости, механические свойства чем известна .

О

5

Claims (1)

1. Формула изобретени  Лигатура дл  чугуна, содержаща  медь, алюминий, углерод, железо, отличающа с  тем, что, с целью повышени  модул  упругости и технологических свойств чугуна, она дополнительно содержит церий, бориды марганца, нитриды кремни  и висмут при следующем соотношении компонентов, мас.%:

   Медь8-11

   Алюминий8-17

   Углерод0,5-7,2

   Бориды марганца9,5-14,2

   Церий3,11-7,0

   Нитриды кремни 5,2-8,2

   Висмут7,0-11,3

   ЖелезоОстальное.

   . О

   Таблица 1

   Таблица 2