SU587169A1 - Лигатура - Google Patents

Description

(54)

ЛИГАТУРА

Изобретение относитс  к области литейного производства, в частности производству лигатур, и может быть испо.аьзоваир дл  модифицировани  чугуна и стали. Известно большое количество комплексных модификаторов и сплавов дл  модифицировани  сталей и чугуна, в состав которых вход т магний, йариЛ, кальций, РЗМ, стронций, цирконий и др. Основным модифицирующим элементом в данных лигатурах при производстве чугуна с шаровидным графитом  в л етс  магний, Известна лигатура дл  получени  высокопрочного чугуна без применени  взрывоопасного и грудмоусваиваемого в железоуглеродистых ctuiaBax магни . В качестве основного модифицирующего элемента она содержит барий-при следующем соотношении компонентов, вес, Барий12-30 Кальций10-30 Кремний1-15 Железо1-10 АлюминийОстальное, Однако единственным элементом, способствующим существенному изменению графита,  вл етс  барий, В силу своих физических свойств барий во многом уступает по сфероидизирующему воздействию на форму графита в чугуне таким элементам, как магний, литий, иттрий церий и др. Кроме того, он вли ет на структуру металлической основы. Так при содержании его в лигатуре до 8-10% он способствует графитизации и получению чугуна с перлитной структурой, Превышение этого предела увеличивает мик 5онеоднород- . ность литого металла и по вление метастабильных фаз в чугуне. Отмечаетс  также наличие алюмини  и высока  его концентраци . Алюминий способствует графитизации, однако, ухудшает форму графита, что при сравнительно слабом сфероидезаторе-барии снижает прочностные характеристики его, литейные свойства, усадку и жидкотекучесть . Кроме того, отмечаетс  высокое содержание кальци . При такой концентрации данного элемента в лигатуре она сильно ошлаковываетс , что ухудшает растворение ее в чугунке. Кальций способствует ферритизации чугуна , что в конечном итоге приводит к перлитоферритной структуре металлической основы и анизотропии свойств литого мета.пла,

Цель изобретени  - разработка состава такой лигатуры, котора  обеспечивала бы высокое усвоение модифицирующих элементов без пироэффекта и получение высокопрочного чугуна с по-г вышеиными прочностными свойствами без отбела в литом состо нии. Это достигаетс  тем, что лигатура дополнительно содержит бериллий, стронций и карбид тори  при следующем соотношении компонентов, вес..%:

5-10 1,5-5 20-30 5-10 1-3 0,5-3

ри  Остальное.

Бериллий введен как модификатор,. действие которого эффективно комлг лексе с барием. При комплексном вводе элементов форма шаровидных включений графита становитс  правильной округлой формы, а структура металлической основы состоит из мелкозернистого г ерлита во всех сечени х отлнвок СтронцийВвод т дл  десульфурацни и стабилизации модифицирующего действи  элементов. Карбид тори  ввод т дл  улучшени  растворени  лигатуры, измельчени  графитных включений и эвтектических зерен.

Улучгоеиие иускорение растворени  лигатуры достигаете засчет разобщени  монолита сплава - лигатуры нераствфрикыми в ней тугоплавкими включени ми частиц карбида тори . Это приводит к равномерному распределению элементов-модификаторов во всем объеме обрабатываемого металла как при модифицировании, так н кристаллизации метгшла в форм, поскольку указанные включейм  в xotae затвердевани  не раствор ютс   вл етс  дополнитель .ньми центрами кристаллизации.

В лигатуре шаровидный графит фор|«сруетс  под действием бари  и берилли . Ммнимальна  концентраци  данных элементов в лигатуре, при в структуре чугуна иcxJ ючaeтc  пластинчатый графит, соответствует 5 веб;% бари  и 5 вес.% берилли . При увеличении .содержани  эти элементов улучшаетс  их форма, иэмелъчгиотс  размеры и повышаютс  прочностные свойства чугуна . При дальнейшем измельчении концентрации берилли  выше 10 вес.% и бари  соответственно физико-механические свойства чугуна измен ютс  незначительно , поэтому в качестве верхних пределов содержани  данных.элементов вз ты эти концентраиии.

Нижний предел карбида тори  (0,5 вес.%) обусловлен тем, что при меньшей концентрации усвоение предложенной .лигатуры улучшаетс  нёзначительно по сравнению с известной. Верхний предел (3 вес.%) ограничен микронеоднородностью чугуна, при котором наблюдаетс  коагул ци  частиц карбида тори , их скопление в отдельных участках отливок и снижение изотропности структуры.

Графитиэирующее действие кальци  про вл етс , начина  с 0,5 вес.% в лигатуре, поэтому этот предел  вл етс  нижним в предлагаемом составе. Так

6 как при концентрации данного элемента выше 5 вес.% заметно ухудшаетс  растворение лигатуры в чугуне, а в отдельных сечени х отливок по вл ютс  серые п тна , значительно снижающие эксплуатационные свойства чугуна , то данный период вз т в качестве верхнего ограничени  его в лигатуре .

Железо и кремний служат базовыми элементами и их соотношение определено технологичностью выплавки лигатуры , обеспечением необходимого удельного веса лнгатуры и температурой плавлени , котора  составл ет 11801245 0 .. Невысока  температура плавлени  лнгатуры н хорошее ее усвоение в чугуне обеспечивает ее применение дл  модифнцированн  металла выплавленного как в электропечи, так и в вагран6 ке.

Дл  определени  эффективностн изобретени  выплавленыt усредненный состав лнгатуры-аналога и п ть составов предложенной лнгатуры (см. табл. 1).

Лнгатуры данных составоь нспользу0 ют дл  моднфнцированн  чугуна следующего состава: углерод 3,47%; кремний 2,.12t; марганец 0,41%; сера 0,03%, фосфор 0,02%. Чугун выплавл ют в электропечи МГП-102. Температура вы1 плавки 1480-1500 С, температура модифицировани  1320-1350 С. Выплавленный чугун разливают мерным ковшом на 6 равных порций по 25 кг. Дл  охраны . внешней среды от загр знений лигатуру ввод т колоколом на дно ковша. Коли .чество вводимой лигатуры во всех случа х 1,4% от веса жирного чугуна. Дл  исследовани  структуры и физико-механических свойств чугуна отливают спе . циальные образцы.

Результаты испытаний приведены в табл. 2.

, Из приведенных данных видно, что модифицирование чугуна лигатурой предложенного состава приводит к згшетному повышению прочностных и эксплуатационных свойств (износостойкости).

Предел прочности на разрыв возрас тает с 51,3 дл  аналога до 62,3 кг/см

дл  лигатуры предложенного состава и соответственно предел прочности с 35,3 до 41,7 кг/мм . При этом относительное удлинение измен етс  незначительно , однако, ударна  в зкость возрастает с 3,1 до 40 кгм/см.

Улучшаютс  .эксплуатационные свойства чугуна, интенсивность изнашивани , износостойкость, модифицирование чугуна лигатурой предложенного состава на 40-50% ниже, чем модифицированного лигатурой-аналогом.

Таблица I

Таблица 2