Лигатура

Лигатура

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз CoeefcNNK

Соввиалнстичесиик

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 150476 (21) 2390794/22-02 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 150678,Бтоллетень №22 (>>) 610878 (5в) М. Кл.

С 22 С 35!00

ГеетдаретееавмИ кекетет

Оввета тееееетрве 606Р ее делам еваеретелае а етлрытее

:669, 15, 721, Щ УД 89 1, 855, 71, 782,5,74,3, 725,892,294, 893-198 (088.8) (45) Дата опубликования описания 150578 (72) /!вторы изобретения А В- ° клиоус, В.Г. Горенко, А.В. черновол, В.Д. Краля и А.A. Иейко (7}): Заявитель

Институт проблем литья АН Украинской ССР (54) ЛИГАТУРА

1.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом без отбела.

Известна лигатура для производства качественных железоуглеродистых ,сплавов, содержащая, вес.Ъ:

Магний 2-16

Кальций 2-12

РЗМ 0,1-12

Алюминий 0,1-10

Марганец 0,1-10

Кремний 0,25-25

Цирконий 0,5-10

БеРиллий 0,005-4 д1

Медь Остальное

Наличие относительно высокой концентрации магния ь данной лигатуре,. а также PSN и бериллия свидетельствует о воэможности ее применения для производства высокопрочного чугуна.

Однако относительно высокое содержание в ней кальция, карбидообразующих элементов, а также недостаточное ее графитиэирующее действие из-Ыа отсуствия в составе сильных элементовграфитизаторов исключают воэможность ттолучения высокопрочного чугуна без отбела.

Высокая концентрация кальция при- водит к заметному ошлаковыванию ли гатуры тугоплавкими окислами при вводе в жидкой чугун и ухудшению усвоения компонентов модифицируемым расплавом» Высокое содержание марганца,B комплексе с цирконием при низкой концентрации крамния (0,5-25Ъ) способствует кристаллизации чугуна по ме10 тастабильной системе и получению литья с отбелок. Наличие и ди в лигатуре может привести к получению чугуна с перлитной металлической основой, однако известно, что при высокой ее концентрации сна является демофицирующим элементом и приводит к пластинчатому графиту, снижающему фиэикомеханические свойства металла. Алюминий s небольших количествах способстя0 вует Графитизацйи, увеличивает количество графитних включений, но ухудшает их форму и способствует появлению междендритного графита. В связи с этим, а также учитывая то, что алюя миннй ухудшает литейные свойства чугуна, содержание его в составе лигатуры должно быть ограничено более низкими пределами.

Цель изобретения — повышение меЗ0 ханических свойств высокопрочного чугуна и получение разнастенных отлиВОк с изОтрОпнОй структурОй без атбела..

Это достигается тем, что предложенная лигатура дополнительно содержит 5 стронций, барий, тантал при следующем соотношении компонентов. вес.Ъ."

Магний ) 5-10

Кальций 0,5-1,5 рзи 5-10

Алюминий 0,1-5

Кремний 15-35

Цирконий О, 1-5

Марганец 0,1-5

Медь 5-10

Бериллий 5-1 0

f 5>

Стронций 1 2-10

Тантал 0, 1" 3

Барий О, 1-2

Железо Остальное

СтрОнций введен в состав ЛФгату- ®

Ры для пОвышения ее графитизирующей спосОбности B также измельчения эвтектических зерен металлической .

Основы.

Особенно эффективно совместное 25 влияние стронцйя в комплексе с АМ, кальцнем, барием и другими элементами Обладающими высОким химическим сродством к кислороду и сере. Для обеспечения модифицирующего действия 30

cTpoHUHR ocTBTG÷Hoe егО содержание В чугуне должно быть не ниже 0„05-0,1Ъ.

Меньшее содержание этого элемента не обеспечивает образование дополнительных центров графитизации и не оказы- чб вает заметного влияния на количество и размер эвтектических зерен, В связи с тем, что указанное ас гаточнае содержание стфонция в чугуне при меньшей концентрации его в лигатуре чем 2Ъ не обеспечивается, данное количество принято в качестве нижнего предела.

Содержание стронция выше верхнего предела (10Ъ). вследствие ограниченной его растворимости в чугуне приводит к микроликвации данного элемента по границам зерен и снижению механических свойств металла.

Бериллий в лигатуре содержится в качестве элемента,. обеспечивающего образование шаровидного графита.и од- 60 новременно павыша.>щего графитизацию .чугуна. По сравнению с известным составам содержание бериллия в предлагаемой лигатуре увеличено до 5-10Ъ. Это обусловлено необходимостью снижения 55 концентрации магния, так как последний, кроме обеспечения шаровидной формы графита, увеличивает отбели.ваемость чугуна. При концентрации

:бериллия в лигатуре меньше 5Ъ шаравид-®О ный графит стабильно. получается в .тонких сечениях отливок, при.этом в структуре метал. ической основы наблюдается цемент. -При концентрации бериллия 5Ъ чугун получается с шаровиднай формой графита и без отбела ва всех сечениях отливок. Увеличение концентрации берялляя да 10Ъ нескОлько повышает физика-механические свойства чугуна, При большей его концентрации изотропнасть структуры наруша- е .Ся и чугун c>.aoHeH к транскристаллизации, Эта снижает его прочнастные и, особенно, пластические свойства.

Тантал введен в состав лигатуры для обеспечения изотропности чугуна.

Это достигается тем, что тантал резко сокращает интервал кристаллизации металла при температуре выше эвтектической кристаллизации и снижает переохлаждение чугуна. Высокопрочный чугун, легированный танталом, имеет структуру сорбитообразного с высокими прочнастными и эксплуатационными свойствами* .Заметное влиRHHG TBHTBла на физи ко-механические свойства чугуна наблюдается при ега концентрации в чугуне не ниже 0,6-0,05Ъ. Указанное количества достигается при содержании данного элемента в лигатуре не ниже 0,1Ъ.

При концентрации данного элемента выае 3Ъ в структуре появляются .интерметаллидные комплексные фазы, которые увеличивают твердость чугуна, хрупкость его И ухудшают абрабатываемасть.

Барий в зависимости от его концентрации в чугуне и литературе может проявлять графитизирующее или стабилизирующее действие. Как графитизирую;щий элемент барий действует тогда, когда его концентрация в лигатуре нахо-. дится в пределах 0,1-2Ъ. При содержании данного элемента меньше 0„1Ъ его действие на структуру и свойства чугуна не проявляются. При концентрации . больше 2Ъ он способствует увеличению отбела в тонкостенных отливках.

Кальций в лигатуре необходим для де ульфурации чугуна. Содержание серы в исходном чугуне, как правило, находится в пределаХ 0,04 — 0,10Ъ. В модифицированном металле концентрация серы значительно ниже 0,01-0,03Ъ.

Таким образом, количество связанной серы составляет 0,03-0,07Ъ. Исходя. из стехиометрического соотношения хи-мической реакции образования сульфида кальция при такой концентрации серы в металле для полной десульфурации .достаточно 0,5Ъ кальция в лигатуре,. поэтому данное количество этого элемента принято в качестве нижнего предела. Концентрация кальция больше 1,5Ъ ухудшает технологические качества лигатуры (приводит к ошла- кованию лигатуры), спосаьствует ухудшению формы графита, снижению физикомеханических свойств чугуна и появлению феррита в структуре металлической

ОСНОВЫ

610878

Таблица 1

РЭМ оказывает дополнительное модифицирующее действие и введены в состав лигатуры для повышения физико-механи= ческих свойств чугуна.

Алюминий необходим в л гатуре 5 """ для графитизации чугуна. В связи с тем, "то при повышенном содержании алюминия {более 7Ъ) форма графита ухудшается, в качестве верхнего пре-, Магний дела его концентрации в лигатуре цри- 0 нято 5%. Кальций, 1,13

Цирконий в данном составе лигатуры является дополнительным графитизи- р3М 7,17 рующим элементом. При большей его концентрации, чем 5Ъ, в структуре 15 Алюминий 0,95 чугуна появляются стабилизированные фазы, рбусловливающие появление цементита, обогащенного карбидами циркония. Это приводит к повышению хруп- Цирконий 3,27 кости и ухудшению обрабатываемости чугуна. Медь 9,8

Медь содержится в лигатуре как перлитообразующий элемент. При нали- Бериллий 5,73 чии стронция, РЗМ, бериллия и тантала полностью перлитная структура чугуна Стронций 2,07 достигается при концентрации меди не ниже 5%. При концентрации меди более Тантал 0,14

).04 она оказывает существенное гцлияяие 5е только на структуру металличес-, Валкий 0,11 кой основы, но иу адсорбируясь на включениях графита, задерживает их ЗО Марганец 1 44 .рост, приводя к пластинчатой форме.

В связи с Этим 103 меди в лигатуре : Железо являются верхним пределом.

7 4l

7,76

0,97 11,20

6 11

8 55

5i13

7 12

31,15 15,71

Кремний 17t55 30,15

4,12

4,02

4,74

39,79

5 32

3,41

6,17

7,19 9,89

1 54 3 03

1,98

7,13

ji 73

Остальное

Предел прочности на разрыв, кг/мм 66,3 65,8 .Предел текучести, кг/мм 47,4 47,2

Относительное удлинение,Ъ 1,96 3,8

Твердость по

Вринелю, кг/ь м1 200 197, Ударная вяз кость, кг.м/см 3,0 3,2 Фазовый состав микроструктуры

67У" 57 ° 3

47 3 38,7

2,9. 1,7, 203 211

3,3

2,4

88П 93П

+12Ф +7Ф чугуна, % 91П 89П

+9Ф +11Ф

Склонность чугуна к отбелу по клиновой пробе (глубина отбела), мм 2 2

Из полученных данных видно, что .высокопрочный чугун, модифицированный

65 пигатурой предложенного состава, обддКремний является графитизирующим 35 элементом и в комплексе с железом служит базовым для выплавки преддага-. емой лигатуры. Лигатура легконлавка,, технологична нри выплавке и при модифициРовании чугуна. 4Q

Марганец введен днв десунъфУрацив чугуна и стабилизации перлита в метал-. лической основе.

П р и м. е -р. Исходный чугун вып+ 45

"лавляют в индукционной печи МГП-102.

Исследованные:чугунЫ имеют.следующий химический состав, вес.Ъ, углерод 3,4-3,7; кремний 1,7-2,0; марганец 0,3-0,6; хром 0,02-0 УО6у 60 никель-следы, сера 0,02-0,04, фосфор 0,01-0,02, железо остальное.

Выплавленный чугун разливают на пор.ции по 35 кг. Лигатурй вводили в .ковш колоколом. Количество вводимых лигатур во всех случаях оставляет 1,5% от веса жидкого металла.

Температура металла при модифицировании составляет 1420-1440 С. Для исследования структуры и механических .свойств чугуна заливают клиновые и тре-@ фовидные пробы, а также цилиндрические образцы диаметром 3,5,10 и,30 мм .

B табл. 1 приведены химИческие составы предлагаемой (1-щ ) и известной. (9 ) лигатур.

В таблице 2 нриввдены .Результаты . исследований физико-механических свойств модифицированных чугунов.

Таблица б10878

Формула изобретения

Составитель Т. Платицина

Редактор Г. Мозжечкова Техпеп K. Андрейчук КорректорН.Ковалева

Заказ 3102/22 Тираж 772 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035L Москва Ж-35 Рараская наб.д д. 4 5

Филиал ППП Патент, г. Ужгопод, ул. Проектная, 4 дает повышенными прочностными и пласческими свойствами.

Лигатура, содержащая магний, кальций, редкоземельные металлы, алюминий, кремний, цирконий, марганец, медь, бериллий, отличающаяся тем,10 что, с целью повышения механических свойств высокопрочного чугуна и получения разностенных отливок с изотропной структурой без отбела, она дополнительно содержит стронций, барий, тантал и железо при следующем соотношении компьнентов,. вес.а|

Магний 5-10

Кальций 0,5-1,5

Редкоземельные металлы 5-10

Алюминий О, 1-6

Кремний 15-35

Цирконий О 1-5

Марганец 011-5

Медь 5-10

Бериллий 5 -1 О

Стронций 2-10

Тантал 0,1-3

Барий . 0,1-2

Источники информацни, принЯтые вО внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

Р 511375, кл. С 22 С 35/00, 1974.