Лигатура

Лигатура

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к металлургии ,в частности, к составам лигатур для микролегирования чугуна при производстве износостойких литых заготовок. Цель изобретения - повышение прочности, контактной выносливости и износостойкости чугуна. Лигатура содержит медь, алюминий, фосфор, олово, карбонитриды ниобия и циркония и железо при следующем содержании компонентов, мас.%: медь 12-25

алюминий 5-10

фосфор 18-25

карбонитриды ниобия 10-19

карбонитриды циркония 7-25

олово 2-13

железо 12-17. Дополнительный ввод в состав лигатуры олова и карбонитридов ниобия и циркония способствует повышению в 1,3-1,5 раза механических свойств и контактной выносливости чугуна и в 5-6 раз его износостойкости за счет повышения микротвердости его матрицы, однородности и стабильности структурных составляющих. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (5D4 С 22 5

ВСЕСОЮЮН

ПА ГЕКТЕГ i (ч„, Е

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

10-19

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4297363/31-02 (22) 13.07.87 (46) 07.07.89. Бюл. Р 25 (71) Всесоюзный заочный политехнический институт (72) Б.К.Святкин, М.И.Карпенко, 10.Г.Серебряков и С.М.Бадюкова (53) 669. 15 †1(088.8) (56) Авторское свидетельство СГСР

Ф 933776, кл. С 22 С 35/00, 1982.

Авторское свидетельство ГССР

У 960294, кл . С 22 С 35/00, 1982. (54) ЛИГАТУРА (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к составам лигатур для микролегирования чугуна при производстве износостсйких литых заготовок. Цель изобретения — повыИзобретение относится к металлургии, в частности к лигатурам для получения микролегировянных чугунов для литых износос тойких заготовок.

Цель изобретения — повьп ение прочности, контактной выносливости и из» носостойкости чугуна.

Лигатура, содержащая медь, алюминий, фосфор и жепезо, дополнительно содержит олово, кярбонитри;;ы ниобия и циркония при следующем соотношении компонентов, мас,, :

Медь 12-25

Алюминий 10

Фосфор 18-25

Карбонитриды ниобия

2 шение прочности, контактной выносливости и износостойкости чугуна.

Лигатура содержит медь, алюминий, фосфор, олово, карбснитриды ниобия и циркония и железо при следующем содержании компонентов, мас.%,: медь

12-25. алюминий 5-10, фосфор 18-25, карбонитриды ниобия 10-19, карбонитриды циркония 7-25, олово 2-13, жеJIp.зо 12-17. Дополнительный ввод в состав лигатуры олова и кярбонитридов ниобия и циркония способствует повьппению в 1,3-1,5 раза механических свойств и контактной выносливости чугуна и в 5-6 раз его износостойкости за счет повьппения микротвердости его матрицы, одноро IHoc ги и стабильнос.ти структурных составляющих. 2 табл.

Карбонитриды циркония 7-25

Олово 2-13

Железо 12-17

Введение олова в состав лигатуры повышает микротвердость матрицы чугуна, что способствует улучшению износостойкости и прочностных свойств чугуна. При увеличении содержания олова более 13 мас.% снижается жидкотекучесть и однородность чугуна, что ухудшает износостойкость, а при концентрации олова в лигатуре до

2 мас.% микротвердость матрицы чугуна в отливках недостаточна.

Карбонитриды ниобия изме.tьчают структуру, повышают фрикционную теп1491903

10 чугуна.

40

50.ичс ойкость, твердос ть и микротвердость чугуна, что снижает износ при трении. Пр.". концентрации кярбонитридов ниобия до 10 мас.7 повышение микротвердости матрицы недостаточно, а при увеличении концентрации кярбонитридов ниобия более 19 мас.7 повышается содержание нестабильных фяз B структуре, снижаются механические свойства и износостойкость чугуна. Максимальной концентрации кярбонитридов ниобия в лигатуре должно соответствоватb минимальное содержание в ней кярбонитридов циркония.

Дополнительный ввод в состав лигатуры карбонитридов циркония обусловлен их высокой модифицирующей способностью, повьпцением плотности, однородности структуры и механических свойств чугуна, Нижний предел их содержания в лигатуре (7 мас.Х) обусловлен их влиянием на повышение износостойкости и механических свойств чугуна.

При концентрации карбонитридов циркония более 25 мас.7, отмечаются выделения неметаллических включений по границам зерен, снижается однородность структуры, стабильность механических свойств и износостойкости чугуна. Углерод снижает микротвердость матрицы и износостойкость чугуна, поэтому он исключен из состава лигатуры.

Алюминий способствует раскислению, модифицированию структуры и повьпнению механических свойств чугуна.

При концентрации его в лигатуре более

10 мас.X усиливается его гряфитизирующее влияние, снижается микротвердость матрицы, ухудшается форма графита в структуре и механические свойства чугуна. При концентрации в лигатуре алюминия до 5 мас.Е его раскисляющее и модифицирующее влияние недостаточно, а механические свойства чугуна низкие.

Фосфор в лигатуре способствует повышению перлитизяции матрицы и механических свойств чугуна. При концентрации фосфора в лигатуре до

18 мас.Ж снижаются содержание перлита в структуре, микротвердость матрицы и механические свойства чугуна. При концентрации фосфора в лигатуре более 25 мас.7, увеличивается количество неметяллических включе15

55 ний, снижаются механические свойства и износостойкость чугуна.

Содержание меди в лигатуре ограничено концентрацией 25 мас.7, выше которой усиливается его графитизирующее влияние, снижаются однородно< ть структуры, микротвердость матрицы и механические свойства чугуна. При концентрации меди до 12 мас,й увеличивается первичное зерно матрицы, снижаются плотность, контактная выносливость и износостойкость

Для выплавки лигатур используют материалы следующих марок: медь М1, алюминий АЧ-О, олово 01, доменный феррофосфат ФФ, карбонитриды ниобия

НОБН-1Н и брикеты карбонитридов циркония ФЦрБН.

Опытные плавки лигатур проведены в открытых индукционных печах с тиглями емкостью 150 кг и перегревом расплава до 1080- 1160 С. Карбонитриды ниобия и циркония в виде порошков вводят после расплавления дрчгих компонентов и рафинирования расплава. Разливку лигатур производят в плоские металлические изложницы.

Лигатуру испытывают при микролегировании награночного чугуна следующего химического состава, мас.7: углерод 3,6, кремний 1,8, марганец

0.7, фосфор до 0,08. сера до 0,12, никель до 0.2, железо — остальное.

Лигатуру вводят в ковш при выпуске чугуна из вагранки под струю при наполнении ковша металлом на 1/3 его выс >TLI в количестве 0,637 от массы заливаемого расплава.

В табл. 1 приведены составы лигатур, испольэ емых для микролегировянии износостойкого чугуна опытных плавок.

Ь табл. 2 приведены дянные о злиянии лигатур известного и предлагяемого составов ня механические и фрикционные свойства чугуна.

Испытания на контактную вынослиьость проводят в соответствии с

ГОСТ 2860-65 на машине МИД-1. База испытаний при определении предела

7 контактной выносливости 5, О 10 циклов. Цилиндрические образцы ф 10 мм с выступом в центре шириной 8 мм и диаметром ф 15+0,01 мм перед испытанием последовательно подвергают токарной обработке с охлаждением, шлифованию беэ ожогов и метрологи1491903 ческому контролю. Точность изготовления образцов — не ниже 6 квалитета.

Оценку коэффициента трений и фрик;ционно-иэноСных свойств проводят на

)установке УМТ-1М в соответствии с известной методикой на кольцевых

Образцах высотой 15+0,2 мм, а износ 10 при торцовом трении определяют на машине МТД-2 на цилиндрических образцах ф 11,3 мм при удельной нагрузке 1 МПа.

Как видно из табл. 2, предлагае— мая лигатура обеспечивает более высокие характеристики микротвердости, прочности, контактной выносливости и износостойкости чугуна в отливках.

7-25

2-13

12-1 7 циркония

Олово

Железо

Та блица 1

Компоненты

Содержание, мас. 7 в составе лигатуры

) 10

12

18

20

5

25

12

I8

10

25

0,3

27

10

15

17

17

24,7

Таблица2

Линейный износ

Ic 10

Состав лигатуры

Предел прочности при растяжении, МПа

Контактная Износ при выносливость, торцовом

МПа трении

302

328

329

258

268

245

558

564

566

536

525

0,645

0,625

О, 654

0,937

0,719

О. 992

11

7

42

Алюминий

Медь

Фосфор .Олово

Углерод

Карбонитриды ниобия

Карбонитриды циркония

Железо

Формула изобретения

Лигатура, содержащая медь, алюми ний, фосфор и желе зо, и т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения прочности, контактной выносливости и износостойкости чугуна, она дополнительно содержит олово, карбонитриды ниобия и циркония при следующем соотношении компонентов, мас. 7;:

Медь 12-25

Алюминий 5-10

Фосфор 18-25

Карбонитриды ниобия 1 0-19

Карбонитриды