Лигатура

Лигатура

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 587l69

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТГЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22} Заявлено 020876 (21) 2393249/22-02 с присоединением заявки № (23) Приоритет

{43) Опубликовано 050178Бюллетень № 1 (45) Дата опубликования описания 1001.78

2 (51) М. Кл.

С 22 С 35/00

Гееудиретееиимб кевитет

Воеети Миииетрае CCCP ие иеиев ииебретеииб и еткрмтий (53) УДК 669 ° 046 (088.8) A.Â. Клибус, Б.М.Лепинских, В.Д. Краля, A.À. Снежко и А.A.Øåßêo (72) Авторы изобретения

Институт проблем литья AH Óêðàèíñêoé CCP (71) Заявитель (54) ЛИГАТУРА

Изобретение относится к области литейного производства, в частности производству лигатур, и может быть использовано для модифицирования чугуна и стали. 6

Известно большое количество комплексных модификаторов и сплавов для модифицирования сталей и чугуна, в состав которых входят магний, барий, кальций, РЗМ, стронций, цирконий и др. Основным модифицирующим элементом в данных лигатурах при производстве чугуна с шаровидным графитом является магний.

Известна лигатура для получения высокопрочного чугуна беэ применения взрывоопасного и трудкоусваиваемого в железоуглеродигтых сплавах магния.

В качестве основного модифицирукеяего элемента она содержит барий.при следующем соотношении компонентов, вес,Ъ!

Барий 12-30

Кальций 10-30

Кремний 1-1 5

Железо 1-10

26

Алюминий Остальное.

Однако единственным элементом, способствующим существенному изменению форьы графита, является барий. В силу своих физических свойств барий во многом уступает по сфероидиэирующему воздействию на форму графита в чугуне таким элементам, как магний, литий, иттрнй церий н др. Кроме того, он влияет йа структуру металлической основы. Так при содержании его в лигатуре до 8-10% он способствует графитизации и получению чугуна с перлитной структурой. Превыаение этого предела увеличивает микронеоднородность литого металла и появление метастабильных фаэ в чугуне. Отмечается также наличие алюминия и высокая его концентрация. Алюминий способствует графитизации, однако, ухудшает форму графита, что при сравнительно слабом сфероидезаторе-барии снижает прочностные .характеристики его, литейные свойства, усадку и жидкотекучесть. Кроме того, отмечается высокое содержание кальция. При такой концентрации данного элемента в лигатуре она сильно ошлаковывается, что ухудшает растворение ее в чугуне.

Кальций способствует ферритизации чугуна, что в конечном итоге приводит к перлитоферритной структуре металлической основы и анизотропии свойств литого металла.

587169

Цель изобретения — разработка состава такой лигатуры, которая обеспечивала бы высокое усвоение модифицирующих элементов без пироэффекта и получение высокопрочного чугуна с повьааеннымн прочностнымн свойствами без отбела в литом состоянии. Это достигается тем, что лигатура дополнительно содержит бериллий, стронций и карбид тория при следующем соотношении компонентов, вес,.В:

5-10

Барий

Кальций

Кремний

Бериллий

Стронций

Карбид торин

Железо

l,5-5

20-30

5-10

1-3

0,5-3

Осталъное.

Бериллий введен как модификатор,. действие которого эффективно в комплексе с барием. При комплекснбм вводе элементов форма шаровидных включе- ® ний графита становится правилъной округлой форвы, а структура металлической основы состоит из мелкозернистого перлита во всех сечениях отливок. Стронций ъводят длл десулъфурацни и © стабилизации модифицирующего действия элементов. Карбид торил вводят для улучшения растворения лигатуры, измельчения графитных включений и эвтектических зерен. 36 улучшение и ускорение растворения лигатуры достнгаетсл за счет разобще- ния монолита сплава — лигатуры нерастверимыми в ней тугоплавкими включе- 40 киями частиц карбида торил. Это приводит к равномерному распределению элементов-модификаторов во всем объ« еме обрабатываемого металла.как при модифицкровании, так и кристаллизации 4ф металла в форме, поскольку указанные включения в ходе эатвердевання не растворяются, а являются дополнитель,ными цектравэз «рщсталлнэацни.

В лигатуре шаровидный графит фор-, ав мнруется псщ действием бария н бериллия. Иикамаяькая концентрация данных элементов в лигатуре, при которой в структуре чугуна исключается пластинчатый графит, соответствует 5 веб;Ф ш бария и 5 sec.Ф бериллня. При увеличении.содержання этих элементов улуч шаеТся нх форма, измелъчаются размеры и повышаются прочностные свойства чугуна. При дальнейшем измельчении кон- ®, центрации бериллия выше 10 вес.% н бария соответственно физико-механические свойства чугуна изменяются незначительно, поэтому в качестве верхних пределов содержания данных элементов взяты зти концентрапии.

Нижний предел карбида тория (0,5 вес.Ъ) обусловлен тем, что при меньшей концентрации усвоение предложенной.лигатуры .улучшается незначительно по сравнению с известной. Верхний предел (3 вес.Ъ) ограничен микронеоднородностью чугуна, при котором наблюдается коагуляция частиц карбида тория, нх скопление в отдельных участках отливок и снижение изотропности структуры.

Графитизирующее действие кальция проявляется, начиная с 0,5 вес.Ф в лигатуре, поэтому этот предел является нижним в предлагаемом составе. Так как при концентрации данного элемента выше 5 вес.% заметно ухущаается растворение лигатуры в чугуне, а в отдельных сечениях отливок появляются серые пятна, значительно снижающие эксплуатационные свойства чугуна, то данный период взят в качестве верхнего ограничения его в лигатуре.

Железо и кремний служат базовыми элементами и их соотношение определено технологичностью выплавки лигатуры, обеспечением необходимого удельного веса лигатуры и температурой плавления, которая составляет 11801245 С. Невысокая температура плавления лигатуры и хорошее ее усвоение в чугуне обеспечивает ее применение для модифицироваиия металла выплавленкого как в электропечи, так и в вагранке.

Для определения эффективности изобретения выплавлены усредненный состав лигатуры аналога и пять составовпредпоженкой лигатуры (см. табл. 1) ..

Лигатуры данных составоь исполъзуют для модифицирования чугуна следующего состава углерод 3,47% кремний

2,.12%> марганец 0,41%у сера 0,03%!, фосфор 0,02%. Чугун выплавляют в электропечи ИГП-102. Температура выплавки 1480-1500 С, температура модифицирования 1320-1350 С. Выплавленный чугун разливают мерным ковшом на 6 равных порций по 25 кг. Для охраны внешней среды от загрязнений лигатуру вводят колоколом на дно ковша. Количество вводимой лигатуры во всех случаях 1,4В от веса жирного чугуна. Для исследования структуры и физико-механических свойств чугуна отливают специальные образцы.

Результаты испытаний приведены в табл. 2.

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

Предел прочности на разрыв возрастает с 51,3 для аналога до 62,3 кг/см

587169 для лигатуры предложенного состава и соответственно предел прочности с

35,3 до 41,7 кг/мм, При этом относительное удлинение изменяется незначительно, однако, ударная вязкость возрастает с 3 1 до 40 кгм/см.

Таблица 1

Составы, вес.В

Компоненты

Известный

10,93

4 13

5,45

7,12

9,17

21,31

19,83

27,17

Барий

Кальций

5,71

3,09

4,39

1,57

li3l

25 13

23,48

23,86

10,13

24,81

23,75

Кремний

6 56

5,10

9,1

4,11

Бериллий

0 ° 51 фу21

1,95

2,97

3,21

РЭМ

2;81

3,31

0,37

0,61

2у1

Карбид тория

Железо

Осталь- ное

Осталь-. ное

Остальное

Остальное

ОстальНОВ

Остальное

51,3

Аналог

35,3

1,7

197

87

1,6 212

73

Q состав щ состав

59,5 40,2 2,0

621 41,7 15

54

Формула и зобретени я

20-30

5-10

Бериллий

Стронций

Карбид тория

1-3

О, 5-3

Еи Железо Остальное.

l. Авторское свидетельство CCCF

8Е В 490863, кл. С 22 С 5/00, 1974.

5-10

1,5-5

IIHHHIIH Заказ 87/21

Тираж ф Подписное

Филиал IIIIII Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

I состав 52,8 37,2 1у8

1V состав 61,7 40,3 1,5

V состав 54,1 38,9 1,8

Лигатура, содержащая барий, кальций, кремний и железо, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью исключения пироэффекта при модифицировании и повышения прочностных свойств чугуна в литом состоянии, она дополнительно содержит бериллий, стронций и ларбид торин при следузхаем соотношении компонентов, вес.Ф

Барий

Кальций

Улучшаются .эксплуатационные свойства чугуна, интенсивность изнашивания, нэносостойность, модифицирование чугуна лигатурой предложенного состава на 40-50% ниже, чем модифицированного лигатурой-аналогом.

1,6 216 8 45

1,4 221

1,3 209

1,4 247

Кремний

Источники информации, принятые во внимание при экспертизег