SU610878A1 - Лигатура - Google Patents

Description

Изобретение относитс , к литейному изводствуИ может быть использовадл  получени  высокопрочного чугус шаровидньм графитом без отбела.

Известна лигатура дл  произ одсткачественных железоуглеродистых авов, содержаща , вес.%:

2-16

Магний 2-12 Кальций 0,1-12

РЗМ 0,1-10

Алюминий 0,1-10

Марганец 0,25-25

Кремний 0,5-10

Цирконий 0,005-4

(I)

Бериллий

Медь Остальное

Наличие относительно высокой; концентрации магни  в данной  Игатуре,. а также РЗМ и берилли  свидетельствует о возможности ее применени  дл  производства , высокопрочного чугуна. Однако относительно высокое содержание в ней кальци , карбидообразугацих элементов, а также недостатйЧное ее трафитизирующее действие из-8а отсустви  в составе сильных элементовграфитизаторов исключают возможность йолучени  высокопрочного чугуна без отбела.

Высока  концентраци  кальци  приводит к заметному ошлаковыванию лигатуры тугоплавкими окислами при вводе в жидкой чугун и ухудшению усвоени  компонентов .модифицируемым расплвом . Высокое содержание марганца.в комплексе с цирконием при низкой концентрации кремни  (0,5-25%) способству ет кристаллизации чугуна по метас-габильной системе и получению лить  с отбелок,- Наличие в лигатуре может привести к получению чугуна с перлитной металлической основой , однако известно, что при высокой ее концентрации она  вл етс  демофицирующим элементом и Приводит к пластинчатому графиту, снижающему физикомеханические свойства металла. Алюминий в небольших количествах способствует графитизацйй, увеличивает количество графитных включений, но ухудшает их и способствует по  влению междендрнтного графита, В св зи с этим, а также учитыва  то, что алюминий ухудшает литейные свойства чугуна , содержание его в составе лигатуры должно быть ограничено более низкими пределами.

Claims (1)

1. Цель Изобретени  - повышение механических свойств высокопрочного чугуна и получение разностенных отли вок с изотропной- структурой без отбе ла. Это достигаетс  тем, что предложенна  лигатура дополнительно содерж стронций, барий, тантал при следуЕощем соотнс иении компонентов. вес.%г Магний Кальций 0,5-1,5 РЗМ5-10 Алюминий 0,1-5 Кремний 15-35 Цирконий 0,1-5 Марганец р, Мель5-10 Бериллий 5-10 Стронций I 2-10 Тантал О,1-3 Барий 0,1-2 Железо Остальное . Стронций введен в состав Л5 гату-ра дл  повьанени  ее графитизкрующей способности, а также измельчени  эвтектических зерен металлической, основы. Особенно эффективно совместное вли ние стронци  в комплексе с ЗМ, кальдкем, барием и другими элементами , обладающими высоким химическим сродством к кислороду и сере. Х1л  обеспечени  модифицируюгйего действи  стронци  остаточное его содержание, в чугуне должно быть не ниже 0,05--0,1% Меньшее содержание этого элемента не обеспечивает образование дополнитель ных центров граф-йтизации и не оказывает заметного вли ни  на количество и размер эвтектических зерен, В св з с тем/ что указанное остаточное соде жание ст.зонци  в чугуне при, меньшей концентрации его в лигатуре чем 2% не обеспечиваетс , данноеколичество прин то в качестве нижнего предела. Содержание -стронци  выше верхнего предела (10%). вследствие, ограниченно его растворимости в чугуне приводит к гликроликвации данного элемента по границам зерен и снижению механических свойств металла. Бериллий а лигатуре содержитс  в качестве элемента,-обеспечивающего образование шаройидного графита, и од новременно повьвиа.лдего графитнзацию ..чугуна. По. сравнению с известнглм сос тавом содержание;берилли  в предлага емой лигатуре увеличено до. 5-10% ...Эт обусловлено необхрдимостью снижени  концентрации магни , так как послед ний , кроме обеспечени  шаровидной формы графита, увеличивает отбели вaeмocть чугуна. При концентрации :берилли  в лигатуре меньше 5% шарови ный графит стабильно.получаетс  в Стойких сечени х отливок,| при. этом в структуре метал..хической наблю даетс  цемент. -При концентрации бе рилли  5% чугун получаетс  с шаровид ной формой графита и без отбела во всех сечени х отливок. Увеличение концентрации берилли  до 10% несколько понымает физико механические свойства чугуна. При большей его концентрации изотропность структуры нарушаетс  и чугун сь юней к транскристаллизаций . Это снижает его прочностные и, особенно, пластические свойства. Тантал введен в состав лигатуры дл  обеспечени  изотропности чугуна. Это дз;остигаетс  тем, что тантал резко сокранцает интервал кристггллизации металла при температуре вьлпе эвтектической кристаллизации и снижает переохлаждение чугуна. Высокопрочный чугун, легированный танталом, имеет структуру сорбитообразного с высокими прочHocTHbiMij и эксплуатационными свойствами . . .Заметное вли ние тантала на физико механические свойства чугуна наблюдаетс  при его концентрации в чугуне не ниже 0,G-,0,05%. Указанное количество достигаетс , при содержании данного элемента в лигатуре не ниже 0,1%. При ко.нцентрации данного элемента выше 3% в структуре дю вл гатс  :интерметаллидные комплексные фазы, которые увеличивают твердость чугуна, хруп- . кость его и ухудшают обрабатываемость. Барий в зависимости от его концентрации в. чугуне и литературе может про вл ть графитизирующее или стабилизирующее действие. Как графитизируюрщий элемент барий действует тогда, : когда его концентраци  в лигатуре находитс  в пределах 0,1-2%. При содержа™ НИИ данного элемента меньше 0,1% его действие на структуру и свойства чугуна не про вл ютс . При концентрации больше 2% он способствует увеличению отбела в тонкостенныхотливках. Кальций в лигатуре необходим дл  дес;у.пьфурации чугуна. Содержание серы в исходном чугуне, как правило, находитс  в пределах 0,04-0,10%. В модифицированном металле концентраци  серы значительно ниже 0,01-0,03%. Таким образом, количество св занной серы составл ет 0,03-0,07%. Исход т из стехиометрического соотнс аени  химической реакции образовани  сульфида кальци  при такой концентрации серы в мета.Ш1е дл  полной десульфурации достаточно О,5% кальци  в лигатуре ,, поэтому данное количество этого элемента прин то в .качестве нижнего предела. Концентраци -кальци  .больше 1,5% ухудшает технологические качества лигатуры (приводит к ошлакованию лигатуры), способствует ухудшению формы графита, снижению физикомеханических свойств чугуна и по влению феррита в структуре металлической основы. РЭМ оказывает дополнительное моди фицирующее действие и введены в сойтай лигатуры дл  повышени  физико-механических свойств чугуна. Алюминий необходим в л- гатуре 5 дл  графитиэации чугуна. В св зи с ,тем, ТО при повышенном содержании алюмини  (более 7%) форма графита ухудшаетс , в качестве верхнего предела его концентрации в лигатуре при- «п н то 5%.IU Цирконий в данном составе лигатуры  вл етс  дополнительНЕЛМ графитизирующим элементом. При большей его концентрации, чем 5%, в структуре ,е чугуна по вл ютс  стабилизированные фазы, обусловливающие по вление цементита , обогащенного карбидами.диркони . Это приводит к повынению хрупкости и ухудааению обрабатываемости чугуна. . Медь содержитс  в лигатуре как перлитообразующий элемент,,При наличии стронци , РЗМ, - берилли  и та-нтала полностью перлитна  структура чугуна достигаетс  при концентрации меди не ниже 5%. При концентрации меди более. , |0% она оказывает существенйое.э.ли щие бе. только на структ уру метс1лличес.-г .кой основы, но и, , адсорбиру сь на включени х графита, , задержнвает :их 30 . рост, привод  к пластинчатой; форме. В св зи с &ТИМ lf}% меди . в, . ;  вл ютс  верхним пределом.. Кремний  вл етс  графитизирующим 35 элементом и & комплексе с железом . служит базовым дл  выплавки преддага-г емой лигатуры, Лигатура лерк онлавк а, технологична при выплавке и при модифицировании чугуна . . 40 . - .Марганец введен дл  десульф рацинчугуна и стабилизации-пер рта п леУащлической основе. П р и м.е -g).сходньзй чугун ыи- 45 .лавл ют в индукционной, аечи. Mril-l02. Исследованные-.:чугуне .имеют следующий химический состав, вее.% . углерод 3,4-3,7; кремний 1,7-2,0; . марганец О,3-0,6; хром 0,02-0,06; gg никель-следы, сера-0,02-0,04, фосфор 0,01-0,02, железо остальное. Выплавленный чугун разливают на порции по 35 кг. Лигатура вводйли в : ковш колоколом. Количество вводимых gg лигатур во всех случа х оставл ет 1,5% от веса жидкого металла. . Температура металла при модифицировании составл ет 1420-1440 ё. Дл  исследовани  структуры и механических .свойств чугуна заливают клиновые и фовидные пробы, а также цилиндрические образцы диаметром 3,5,10 и ,30 мм. В табл. 1 приведены хим1 ческие составы .предлагаемой (1-Ш) и известной ( IV ) лигатур. .65 Таблица 1 Магний 8,057,417,76 5,41 Кальций .1,131,110,9711,20 7,175/138,556,11 Алюминий 0,954,57 1,237,12 Кремний 17,55 30 1531,1515,71 Цирконий 3,274,744,024,12 Медь 9,85,32.8,739,79 Бериллий 5,73iB,91.6,173,41 Стронций 2,077,199,89 Тантал 0,141,343,03 Барий . ,131,98 Марганец 1,441,731,577,13 Железо Остальное . В таблице/2-приведены/резул ьтаты исследований физико-механичёскйх :свойств модифицированных чугунов. Таблица 2 Предел прочности на . разрыв, кг/мм 66,3 65,8 67,7 57,3 ;Ередел теку- . , -.« i чести, кг/мм 47,4 47,2 47,3 38,7 /ОтиосйТель оеу  и &ние ,% 1,96 3,8 2,9 1,7 Твещоеть по В| нне ю, КГ/кш 200 197, 203 211 Ударна  в зкость t кг-м/см 3,03,2 3,3 2,4 фазовый состав микроструктуры чугуна, %91П 89П 88П 93П +9Ф -ШФ +12Ф +7Ф Склонность чугуна к отбел по клиновой пробе {глубина отбела ), мм2209 из полученных данных видно, что высокопрочный чугун, модифицированный гшгатурой предложенного состава. обМдает повышенными прочностными и пласческими свойствами. Формула изобретени  , Лигатура, содержаща  магний, каль ций ,редкоэемельные металлы, алюминий кремний, цирконий, марганец, медь, бериллий, отличающа с  тем что, с целью повышени  механических свойств высокопрочного чугуна и получени  разностенных о ливок с изотропной структурой без отбела, она дополнительно содержит стронций, барий, тантал и железо при следующем соотношении компонентов, вес. %: Магний 5-10 Кальций 0,5-1,5 Редкоземельные 5-10 металлы Алюминий Кремний Цирконий Марганец Медь Бериллий Строн илй Тантал Барий Источники информации, прин тые во ание при экспертизе; 1, Авторское свидетельство СССР 1375, кл. С 22 С 35/00, 1974,