Лигатура
Иллюстрации
Реферат
i чч..гЛаае бнбл, 4о тФна ОБА
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советскик
Соцнапистическик
Респубпик (11) 602589
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02.08.76 (21) 2393248/22-02 с присоединениеот заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано150478. Бюллетень № 14 (51) М. Кл.
С 22 С 35/00
Гоордврвтввннын ноннтот
Соввтв Министров СССР во овном ноооротвнвй н отнрытнй (53) УДК
669 195 (088 8) (45) Дата опубликования описания 250378 (72) Авторы A Â. Клибус, A.Â. Черновол, В.Д. Краля, A.А. Шейко, изобретения С.Н. Примеров и А.A. Снежко (71) Заявитель Институт проблем литья AH украинской CCP (54) ЛИГАТУРА
Изобретение относится к области литейного производства, в частности производства высокопрочного чугуна с высокими эксплуатационными свойствами.
Известна лигатура, содержащая, вес.%:
Кремний 30-70
15
0,5-10
Остальное (1) .
Большое количество в известной лигатуре элементов карбидообразующего действия (ванадий, маРганец, хром, титан, маг- 25 ний) и высокая концентрация кальция обусловливают появление в структуре металлической основы карбидов данных металлов и свободного цементита. В результате понижаются пластические свой- 30
Ванадий 1-3 Магний 5-15
Ванадий
Кальций
Титан
Магний
Марганец
Хром
Железо
4-20
3-20
0,5-10
3-20
0 5-10 ства чугуна и ухудшается его обрабаты ваемость °
Титан, кроме укаэанного действия, ухудшает форму графита в высокопрочном чугуне, поэтому в составе лигатуры нежелателен. Графитизирующей спо собности кальция недостаточно для предотвращения отбела в чугуне. Стремление повысить графитизирующую способность лигатуры за счет увеличения в ней концентрации данного элемента до 20% к желаемым результатам не приводит, так как при этом увеличиваются размеры зерен первичных кристаллов, появляются графитные включения смешанной формы и снижаются эксплуатационные свойства чугуна.
Для повышения модифицирующего и легирующего действия лигатуры, получения высокопрочного чугуна с повышенными физико-механическими свойствами, изотропной структурой без отбела предлагаемая лигатура дополнительно содержит карбид тория, стронций и берилгий при следующем соотношении компонентов, вес.%:
Кремний 25-50 Кальций 0,5-1,5
602589
МаРганец 1-5 Хром
Строн- Берилций 0,25-1,7 лий 0,25-1,3
Карбид
5 тория 0,5-2 Железо Остальное.
Стронций и бериллий введены в состав лигатуры «)у» дополнитеЛьные модифицирующие, ра@инирующие и графитирую-10 щие элементы. Особенно эффективно их влияние при вводе в комплексе с леги рующими элементами:хромом,марганцем,никелем,ванадием,ниобием и др.При этом повышается растворимость указанных элементов в металлической основе чугуна и в Значительной степени предотвращается химическое взаимодействие с углеродом.
В результате чугун кристаллизуется aåç отбела, обладая высокими физико-механическими свойствами.
Модифицирующее действие лигатур, содержащйх элементы-модификаторы и легирующие компоненты, значительно возрастает, когда в их основе имеютСя вещества, служащие дополнительны.ми центрами графитизации, не вступающими в химическое взаимодействие с указанными элементами. К числу таких веществ относится карбид торция, поэтому он и введен в состав предлагаемой лигатуры. Дисперсные включения карбида тория обладают кристаллографическим соответствием с формой компактно растущих гексагонов, что обусловливает зарождение и рост графита в шаровидной форме. Модифицирующее действие любого элемента (стронция и бериллия) проявляется в лигатуре, когда концентрация их суммы не ниже, 0,5В. Верхний предел содержания сум- 40 мы данных элементов (ЗВ) обусловлен ,тем, что при больших концентрациях они начинают оказывать стабилизирующее действие. Это приводит к появлению цементита. 45
Нижний предел содержания карбида тория (0,5В) обусловлен тем, что при меньшей его концентрации в лигатуре действие его как модиФикатора незначительно. При содержании этого кар- 50 бида в лигатуре больше 2В возрастает скорость кристаллизации чугуна, наблюдается коагуляция данных включений, в результате чего в структуре металлической основы появляются . уча тки цементита и локальные скопления неметаллических включений, обогащенных карбидом тория. Это приводит к анизотропной структуре металла и снижению его йластических и прочностных свойств.
Кальций содержится в лигатуре для обессеривания и устранения специфического вида брака (черных пятен1 В Высо-. копрочном чугуне. Его содержание и
0,5В обусловлено стехеометрическим соответствием с концентрацией серы в чугуне 0,03-0,05t при электропечиой плавке и по верхнему пределу-1,5В при обработке ваграночного чугуна.
В связи с тем, что легирующее дей» ствие марганца и хрома в описываемой лигатуре значительно выше,-чем в известной лигатуре, зто позволило достичь максимальной эффективности ванадия (определенной по результатам опыт" ных плавок) при концентрации 1-3В.
Железо и кремний являются базовыми компонентами сплава, и их содержание определено из условий технологичности выплавки и температуры плавления лигатуры.
Для проверки эффективности лигатур в условиях опытного производства были проведены специальные опытные плавки.
Эффективность действия лигатур пред" лагаемого с6става по сравнению с лигатурой-прототипом оценивали на примере лигатур, содержащих в качестве дополнительных элементов карбид тория, стронций и бериллий. Лигатуры выплавляли в печи Таммана. С целью предотвращения угара элементов и охраны внешней среды от загрязнения выплавку лигатур производили в специальной вакуумной алундовой камере в атмосфе ре аргона. Вес плавки — 0,5 кг. Всегр выплавлено б составов лигатур. Первый и второй составы соответствуют. лигатуре-прототипу, а составы Ш-V предлагаемой лигатуре {см.табл.1).
Из приведенных данных (табл.2) видно, что чугун, модифицированный лигатурой предлагаемого состава (составы Ш-v}, имеет прочностные показа» тели на 15-20В выше, чем при модифицировании лигатурой-прототипом, а пластические свойства более чем вдвое; превышают аналогичные данные, обеспечиваемые известной лигатурой. СкйОи- ность модифицированного чугуна к от-. белу лигатурой предлагаемого состава втрое меньше, чем при обработке лигатурой-прототипом.
602589
24,0
40,0, 35,5
51
Кремний
Ванадий
0,8
1,0
1,5
16,0
3,0 3,2
1,5 1,7
0,4
0,5
7,5
0,8
Кальций
Титан
Магний
5,5
4,7
5,0
4,2
9,0
15,0 15,3
Марганец
5,2
5,О
10,0
0,8
1,0
3,5
1,0
3,5
0,8
8,0
5 0 5,2
2,0 2,1
Хром
Карбит тория
Бериллий
Стронций
Железо
0,4
0,5
1,0
0,20
0,25
0,7
l,4
0,20
0,25 0,8
1,8
Ост.
Ост.
Ост.
Ост.
Ост. Ост, Таблица 2
Г:Ч
Свойства чу
Il 1П
Предел прочн. на разрыв, (бв), кг/ 2 61,3
60,8
68,7
73,2
74,5
62,1 Предел текучести,(6 ) кг/мм 43,5
47,1
43,4
41,2
50,1 50,3
1,6
3,0
Относит. удлинение,(8),% 1,5
1,5
2,4
3,1
Ударная вязкость,(о„) кг/см
2,3
1,5
2,7
1,4
2,9
1,5
Твердость по Бринелю,{Нв), кг/мм 244
239
205
240
201
243
23
Глубина отбела, мм
Формула изобретения
Кремний
Кальций
Ванадий
25-50
0,5-1,5
1-3
5-15
Магний
1-5
Марганец
Хром
1-5
Стронций
0,25-1,7
Лигатура, содержащая кремний, в айадий,кальций, магний, марганец, хром, железо, отличающаяся тем, что с целью повышения модифицирующего и легирующего действия лигатуры, по- 60 лучения чугуна с повышенными прочност ными и пластическими свойствами с изотропной структурой без отбела, она до-. полнительно содержит карбид тория, бериллий и стронций, при следующем соот- 68 ношении компонентов, вес.Ъ:
602589
Бериллий
Карбид тория
Железо
Составитель А. Кондратьев
Редактор И, Марголис Техред A.Àëàòûðeâ .Корректор A.Ëàêèäà
Заказ 1795/25 Тираж 772 Подписное цНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035 Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул, Проектная 4
0,25-1,3
0,5-2,0
Остальное.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
1. Авторское свидетельство СССР
Р 45177б, кл. С 22 С 35/00> 1973.