Лигатура

 

Изобретение относится к литейному производству, а именно изысканию новых составов лигатур для производ ства отливок из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Целью изобретения является повьшение степени усвоения сфероидизирующих и легирующих компонентов, стабилизация свойств в разностенных сечениях отливок и снижение себестоимости чугуна. Предложенная лигатура содержит, мас.%: кремний 10-25; магний 4-10; барий 4-8; марганец 25-45; углерод 2,0- 4,5; стронций 1,5-4,5; церий 0,2-0,8j железо остальное. Предложенная лигатура обладает высоким сфероидизирующим эффектом и позволяет получить полностью перлитную структуру чугуна с преде.пом прочности более 650 МПа. 3 табл. I сл сосо 00 ос 0 1 I ш«

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИК

«в «и д 11 4 С 22 С 35/00! О е „„"

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ: ":;, ц

К A BTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТБТ CCCPr10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Ъ (21) 3949672/31-02 (22) 04.09.85 (46) 30.05.87. Бюл. У 20 (71) Белорусский политехнический институт и Ростовский-на-Лону научноисследовательский институт технологии машиностроения (72) А. А. Луданов, В. М. Михайловский, В, M. Королев, Ю. Л. Перевозкин и P. Н. Адамович (53) 669 13 98(088 8) (56) Авторское свидетельство СССР .В 1081230, кл. С 22 С 35/00, 1984, Авторское свидетельство СССР

У 533666, кл. С 22 С 35/00, 1975. (54) ЛИГАТУРА (57) Изобретение относится к литейному производству, а именно изысканию новых составов лигатур для производства отливок из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Целью изобретения является повышение степени усвоения сфероидизирующих и легирующих компонентов, стабилизация свойств в разностенных сечениях отливок и снижение себестоимости чугуна. Предложенная лигатура содержит, мас.7: кремний 10-25; магний 4-10; барий

4-8; марганец 25-45; углерод 2,04,5; стронций 1,5-4,5; церий 0,2-0,8; железо остальное. Предложенная лигатура обладает высоким сфероидизирующим эффектом и позволяет получить полностью перлитную структуру чугуна с пределом прочности более 650 МПа.

Щ

3 табл.

Изобретение относится к литейному производству, а именно к изысканию составов лигатур для производства отливок иэ высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, Цель изобретения — повышение степени усвоения сфероидизирующих и легирующих элементов, стабилизация свойств в разностенных сечениях отливок.

Предложенная лигатура содержит мас. 7.:

Церий 0,2-0,8

Магний 4-10

Кремний 10-25

Барий 4-8

Стронций 1,5-4,5

Углерод 2,0 — 4,5

Марганец 25-45 железо Остальное

Обоснование выбранных пределов содержания ингредиентов (установлено экспериментально).

Церий способствует стабилизации шаровидной формы графита. При содержании церия в лигатуре менее 0,2% снижается сфероидизируннций эффект и графит вместо правильной шаровидной формы принимает компактную, а при содержании церия в лигатуре более

0,87 увеличивается склонность ВЧ!11Г к отбелу.

Магний — сфероидизатор графита и одновременно рафинирует расплав от вредных примесей: серы, кислорода, азота. Содержание магния ниже 4Х не обеспечивает получение полностью шаровидной формы графита, при содержании Мр; более 102, снижается степень усвоения магния и ухудшаются условия модифицирования жидкого чугуна.

Стронций обеспечивает получение равномерных свойств в разностенных отливках с толщиной стенки от 10 до

40 мм, а также препятствует разложению эвтектоидного цементита перлита в массивных сечениях отливок, препятствуя ферритизаиии металлической основы, т.е. способствует нормализации последней. Критерием оценки однородности неметаллической основы по сечению отливки является твердость.

При содержании кремния в лигатуре менее 101 уменьшается эффективность графитизации чугуна, образуется структурно-свободный цементит, который не устраняется вторичным модифицированием, а при содержании бо3886

2 лее 257. уменьшается удельный вес лигатуры, степень усвоения элементов и сфероидизации графита.

Содержание бария в лигатуре в количестве 4-8К обеспечивает получение отливок без отбела и является оптимальным. Кроме этого, барий совместно с церием и магнием усиливает эффект сфероидизации графита. Присутствие стронция в составе лигатуры обеспечивает получение одинаковых свойств в различных стенках отливки.

Нижний предел выбран исходя из минимального количества для получения стабильных результатов в стенке толщиной 40 и 10 мм. Верхнее ограничение связано с некоторым ухудшением формы графитовых включений в массивных сечениях отливки.

Углерод в составе лигатуры способствует увеличении центров кристаллизации графитной фазы, что благоприятно сказывается на распределении и размерах графитных включений в металлической матрице, а также на снижении температуры плавления лигатуры.

Содержание углерода в лигатуре менее

2Е оказывает незначительное влияние на зарождение центров кристаллизации графита, а при ссдержании более 4,5Х ухудшается степень усвоения углерода в лигатуре, резко увеличивается количество графитных включений, что отрицательно сказывается на прочностных свойствах чугуна.

Марганец является перлитизатором металлической матрицы. Содержание марганца в количестве 25-452 обеспечивает не только стабильную перлитную структуру, но и позволя.т получать удельный вес лигатуры не менее

4,8 г/см, чем обеспечивается актива ное взаимодействие между жидким металлом и лигатурой. При этом, нет необходимости в создании специальных способов ее ввода в жидкий чугун. Содержание марганца в лигатуре менее

257 снижает ее удельный вес и увеличивает склонность. чугуна к ферритизации, а при содерж-нии более 451 очень трудно корректировать химический состав ЗЧ!11Г, в связи с наличием марганца в исходных ".::.åé: ûõ .-.Угунах, а также повышенной с:.слонностьи чугуна к отбелу. Присутствие в пи;атуре церия, магния„ бария р .зко ó -;елич- вает ее десульфируишую способность.

13138

Пример. Лигатуру получают в индукционной печи ИСТ-0,06. В качестве шихтовых материалов используют церий в виде ферроцерия (ТУ 48-4-280-73), магний первичный Мг95

5 (ГОСТ 804-72); кремний в виде электрогенного ферросилиция ФС 75 (ГОСТ 14I5-78), барий в виДе ферросиликобария ФС 60 Fa 22 (ТУ 14-5-160-84), . стронций в виде гексафторсиликата 10 стронция (ТУ 6-08-3620-74), марганец в виде ферромарганца Мн! (ГОСТ 4755-70). Содержание углерода доводят путем введения завалку мелкодробленного боя электродов ° Железо доводится до заданных пределов завалкой в шихту литейного чугуна ЛК1 (ГОСТ 4832-79).

На дно тигеля индукционной печи засыпают мелкодробленный бой электро- 20 дов и смешивают последний с гексафторсиликатом стронция ферроцерий, а затем все остальные компоненты шихты, Плавку ведут при 1250 С. В качестве покровного флюса для обеспечения невозгорания магния используют поваренную соль (NaC1). После расплавления шихты и доводки ее по химсоставу разливают по изложницам. Химический состав приведен в табл. 1. 30

К легкоокисляющимся элементам в.. предложенной лигатуре относят церий, магний, барий, являющиеся сфероидизаторами графита в чугуне. Легирующими элементами являются марганец и стронций, обеспечивающие в комплексе перлитную структуру металлической основы и равномерные свойства в разностенных отливках. 40

Для сравнения в известном сплаве легкоокисляющимися элементами являются магний, кальций, барий, РЗМ, а гегирующими — медь и марганец.

Испытание известного сплава и 45 предложенной лигатуры показывают, что предложенный состав обеспечивает усвоение ее чугуном при более низких температурах без образования тугоплав. кого шлака, а свойства чугуна в раз- 50 личных сечениях отличаются незначительно, В то время, как известный сплав дает больной разброс значений механических свойств по сечениям различной толщины. Одновременно с этим

S6 4 себестоимость предлагаемой лигатуры ниже себестоимости известного сплава.

Результаты механических испытаний чугунов с шаровидным графитом в литом состоянии, полученных при модифицировании с помощью известной и предлагаемой лигатур, а также степень усвоения сферодизирующих и легирующих элементов расплавом чугуна представлены соответственно в табл. 2 и 3.

Таким образом, для получения ВЧНГ предложена лигатура на основе марганца с удельным весом 4 8-5,8 г/см и з температурой плавления 945-1050 С, которая не требует специальных способов ввода ее в жидкий чугун и имеет относительно низкую стоимость. При этом данная лигатура обладает высоким сфероидизируюшим эффектом и позволя- ет получить полностью перлитную структуру чугуна с пределом прочности более 650 МПа. Предлагаемую лигатуру можно отнести к категории "тяжелых" лигатур. Однако, она может успешно использоваться и при внутриформенном модифицировании, хотя наиболее предпочтительно с экономической точки зрения испольэовать ее для модифицирования в ковше. Целесообразно использовать данную лигатуру при выплавке высокопрочного чугуна с применением в шихте металлизованных железорудных окатышей.

Формула изобретения

Лигатура, преимущественно для получения чугунных отливок, содержашая кремний, магний, барий, марганец, углерод и железо, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью повышения степени усвоения сфероидизирующих и легирующих компонентов, стабилизации свойств в разностенных сечениях отливок, она дополнительно содержит стронций и церий при следующем соотношении компонентов, мас.7:

Кре мний 10-20

Магний 4-10

Барий 4-8

Марганец 25-45

Углерод 2,0-4,5

Стронций 1,5-4,5

Церий 0,.2-0, 8

Железо Остальное

° ° ф

0 со й, о — 4

° ° е

О

00

v о (1

К !

В л

С4 ю.

О \ л !

Г}

МЪ

° c

СЧ

СЧ

УЪ

ФЧ

СЧ

1Я

1 I

°

О щ

F и;

1! и

dI 1

1 1

О I о

CJ ю

iI!—

1!к 1

1 Я

L !

l313886

4М Ch а а в

МЪ

О а

Я Ф

О л о о A . Ф

Ф Р!

О !!

Ф В

СЧ РЪ а л

CV с

1 I

О О

Ф Ю ф

ФМ /Ъ

О

О О

О

СЧ

О йь

Ж и (ф

i о а о

cd

Р

Ф Ф

C X у

lA

В Cl

Е д

U ф о о

E о ес

Э 1 р. ж

FJ <у

1313886

Таблица 2

208

226 220 215

1360

Предлагаемая лигатура

Нижний

218

230 224

235

1410

248 245 240

233

1360

Средний

250 247

260 258

265 263

269 268

240

252

1410

255

266

1360

Верхний

1410

269

259

258

272

1360

Известный сплав. 287 280 279

267

1410

1360

76

610

Предлагае- Нижний мая

220

230

1410

79

630,э

Средний

)360

245

650

1410

660

250

1360

87

260

710

Верхний

1410

7 1 0

265

"Известный

1360

82

630 270

660 280

1410

80 При обработке в ковше жидкого чугуна известным модификатором имеет месго образование тугоплавкого шлака, в результате чего часть лигатуры

"приварилась" к днищу ковша.

ВНИИПИ Заказ 2183/27 .Тираж 605 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4