Лигатура
Иллюстрации
Реферат
ЛИГАТУРА, содержащая барий,- кальций, железо, магний и кремний, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения влагоустойчивости и пожаровзрывобезопасности, она дополнительно содержит медь или никель при следующем соотношении компонентов, вес.%: Барий13,0-45,0 Кальций1,0-15,0 ;Хйлезо1,0-15,0 Магний0,1-4,0 Медь или никель 2,0-15,0 КремнийОстальное
(19) (11) 3(5И С 22 С 35 00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ю Ф (е Я рф, 7» СОЮЗ СОВЕТСКИХ д > — СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ, Ф РЕСПУБЛИИ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3450492/22-02 (22) 23.02.82 (46) 07,10.83. Бюл. 9 37 (72) В, Д. Поволоцкий, A. С. Дубровин, В. Г. Мизин, И. В. Рябчиков, A. H. Белкин и В. Е. Пигасов (71) Научно-исследовательский институт металлургии (53) 669.782.893(088.8) (56) 1. Гасик Л. H., Игнатьев В. С.
Структура и качество промышленных ферросплавов и лигатур, Киев, "Техника", 1975, с. 90.
2. Авторское свидетельство СССР
Р 320549, кл. С 22 С 35/00, 1972. (54)(57) ЛИГАТУРА, содержащая барий,1 кальций, железо, магний и кремний, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения влагоустойчивости и пожаровзрывобеэопасности, она дополнительно содержит медь или никель при следующем соотношении компонентов, вес.%:
Барий 13,0-45,0
Кальций 1,0-15,0 железо 1.,0-15,0
Магний 0,1-4,0
Медь или никель 2,0-15,0
Кремний Остальное
1046312
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при получении пожаровзрывобезопасных .лигатур на основе бария для обработки сталя и чугуна.
Известна промышленная лигатура . на основе крещния и бария, применяемая для глубокого раскисления стали и сплавов. Эта. лигатура содержит
25-35% бария, до 2Ъ алюминия, остальное кремний f 1 J. !р
К недостаткам этой лигатуры следует отнести ее низкую влагоустойчивость, повышенную пожаровэрывоопасность, а также усвоение элементов при обработке стали. 15
Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является лигатура (2) состава, вес.Ъ:
Барий 10-25
Кремний 51-65
Кальций До 15
Магний ° 0,1-5
Железо Остальное
К недостаткам данной лигатуры относится ее низкая влагоустойчивость и повышенная пожаровзрывоопасность.
Под действием атмосферной влаги лигатура разлагается с выделением водорода и примесных самовозгорающихся газон, что обуславливает взрывопожароопасность, уменьшает эффективную концентрацию бария и создает возможность загрязнения основного металла продуктами раэло- 35 жения.
1 ,Целью изобретения является обеспечение влагоустойчивости и пожаровзрывобеэопасности лигатуры.
Поставленная цель достигается 4р тем, что лигатура, содержащая барий, кальций, железо, магний и кремний, дополнительно. содержит медь или никель при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ: 45
Барий 13-45
Кальций 1-15
Железо 1-15
Магний 0,1-4
Медь или никель 2-15
Кремний Остальное
При введении меди или никеля (Ме) происходит принципиальное изменение фазового состава лигатуры. При этом дисилициды бария (ВаВ } с низкой устойчивостью к атмосферной влаге заменяются на новую устойчивую барийсодержащую фазу Ba(Si, Ме)4 .
Концентрационные границы предлагаемой лигатуры выбраны из следующих соображений. Барий при малых кон- 60 центрациях ((13Ъ) малоэффективен, а концентрации более 45Ъ ограничиваются технологическим процессом получения. Кальций до 1Ъ обычно присутствует в сплаве, как примесь. 65
Вводить кальций н количествах более
15Ъ нецелесообразно,, так как, снязывая кремний в фазу CaSi<, он создает его дефицит, что препятствует образованию нлагоустойчивой фазы
Ba(Si, He)4 . По той же причине содержание железа должно быть в пределах 1,0-15,0Ъ. Магний до 0,1Ъ присутствует как примесь, а при его концентрации в сплаве более 4Ъ наблюдается значительный пироэффект при нведении лигатуры.
При разработке предложенной лигатуры было установлено, что обычный силикобарий содержит две основные фазы: игольчатые кристаллы кремния и соединение, содержащее около 30Ъ и 70Ъ Ва, т.е. отвечающее формуле BaSi< . Фаза ВаВ, под воздействием атмосферной влаги быстро распадается (в течение нескольких часов).
В целях повышения нлагоустойчивости фазы BaSi< изучалось влияние дополнительно введенных элементов.
Большинство элементов не оказало никакого влияния на влагоустойчивость. Однако введение меди или никеля приводит к замене неустойчивой фазы BaSi на "новую" трехкомпонентную Вa(Si, Ме)4, где под Ме понимается медь или никель. Наблюдения под микроскопом свидетельствуют о полной инертности "новой" фазы к влаге и даже воде, н то время как в лигатуре без добавок фаза BaSiz уже через несколько часов начинает разлагаться, превращаясь в рыхлый порошок.
Таким образом, добавка меди или никеля приводит к частичной или полной замене влагонеустойчивой фазы
BaSi< на. устойчиную барийсодержащую фазу Ва(51, Ме),(, Необходимое для полной стабилизации сплава количество меди или никеля IIpoIIopIJHонально количеству бария в лигатуре.
Пример. Сплавы выпланляли углетермическим способом в электродуговой печи иэ шихты, содержащей кварцит, кокс, баритовую руду, иэвесть, стальную стружку. Плавки проводили непрерывным бесшлаковым процессом с закрытым колошником. При выпуске .расплава из печи в струю металла вводили никель и медь.
Выплавленные составы лигатуры приведены в табл. 1.
Полированные образцы выдерживали в атмосфере с относительной влажностью около 100Ъ при комнатной температуре в течение нескольких месяцев. Контроль под оптическим микроскопом показал, что s первом случае (с добавками) никаких изменений в фазах на шлифе не происходит. Во втором случае (без добавок) уже через 1-2 дня произошел полный распад фазы BaSi> .
При насыпании порошка этого сплава
1046317 работанных предлагаемой лигатурой и известной, не имеют различий.
Таким образом, добавка меди или никеля. повыаает устойчивость силикобариевой лигатуры к воздействию -атмосферной влаги устраняет пожаровзрывоопасность силикобариевых лигатур, что открывает возможность для получения и использования их в виде по рошка или гранул..
Наиболее целесообразно применение силикобариевой лигатуры с медью .для модифицирования чугунов, так как в этом случае медь является полезной, графитизирующей добавкой и в ряде случаев ее вводят .специально, Лигатуру с никелем экономически оправдано применять для сталей или сплавов на никелевой основе.
Т а б л и ц а 1
Лигатура
Нижний .концевой предел воспламененности, . гэ э
Скорость газовыделения, см э/г.ч
Температура воспламененения, С
Si
Ид
Ва Са
0,6 2,0 — Осталь- 12
) ное
900
370
Предложен- 14 1,0 ная
2,5
25 5,2 4,5 2,7 6,1 - . То же 16
850
295
4,0 15,0
220
45 16,0 9
930
340
950
860
290
15,0 3,5 — 15,0
900
200
37 8
610
300
Таблица 2
ы Механические свойства
Mg Cu Nt Si редел Ударроч- ная ости вяз5g кость
Па Л - " н
Химический состав предложенной лигатур
Лигатура
Ва Са Fe
Относительное удлинение, 0 ф
Твердость
НВ
25"10 255
27 10 270
25 10 255
5,2 4,5 27 6,1 - Остальное626
5,1 4,2 23 — 5,7 То же 637
628
3,2
Предложен- 25 ная
3i0
3,0
Известная в воду наблюдается существенное газовыделение, которое практически отсутствует для сплавов с добавкой меди или никеля (табл. 1).
Для образцов также определялись характеристики воспламенения: нижний концентрационный предел воспламенения и температура воспламенения.
Иэ табл. 1 видно, что эти характеристики у предлагаемой лигатуры значительно выше, чем у нэвестйой. !О
Механические свойства чугуна мар1 ки ВЧ-60-2 обработанного .лигатурами, приведены в табл. 2 °
Механические свойства стали .30, обработанной лигатурами, представлены в табл. 3.
Из табл. 2 и 3 видно, что механические свойства стали и чугуна, обСодержание компонентов, вес.%
13 2 1,0 0,1 - 2,0
22 5,1 4,2 2,3 — 5,0
Известная 24,1 6,6 5,2 0,2
Характеристика воспламенения
1046317
Таблица 3
Химический состав, вес.%
Механические свойства
Лигатура
"g CU й!
Ва
Са
5,2 45 2,7 6,1 — Остальное 538 865 69,0
5,4 42 2,3 - 5,7 То же 529 869 68,3
860 67,9
533
Известная
Составитель E. Носырева
Редактор A. Шандор Техред М.Костик
Корректор А. Повх
Заказ 7668/26 Тираж 627
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5
Подписное
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
Предложен- 25 ная
Предел текучести
МПа
Преде прочности
G8, МПа тносиельное жатие фр Ъ
Ударная вязкость, Дж/м
101 10
105 10
102 10