Лигатура для чугуна

 

Изобретение относится к лигатурам для модифицирования чугуна для литых дета лей. Целью изобретения является повышение модуля упругости и технологических свойств чугуна. Лигатура содержит, мае.%: медь 8-11; алюминий 8-17; углерод 0,5-7,2; бориды марганца 9,5-14,2; церий 3,11-7,0; нитриды кремния 5,2-8,2; висмут 7,0-11,3; железо остальное. Ковшевая обработка предлагаемой лигатурой доэвтектического чугуна позволяет повысить его модуль упругости до 137-146 ГПа, при этом повышаются прочностные и пластические свойства, ударная вязкость возрастает более чем в 2 раза, эксплуатационная стойкость повышается до 895-956 ч, предел коррозионной усталости - до 486-495 МПа. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л С 22 С 35/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4846648/02 (22) 21.05;90 (46) 07.03.92. Бюл. М 9 (71) Всесоюзный заочный политехническйй институт (72) М,И.Карпенко, Б.К,Святкин, С.М.Бадюкова, М.К.Егорова и Н.И.Андронова (53) -669.15-198 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Jh 1491903, кл. С 22 С 35/00, 198С .

АвторСкое свидетельство СССР

N. 960294, кл. С 22 С 35/00, 1982. (54) ЛЙГАТУРА ДЛЯ ЧУГУНА (57) Изобретение относится к лигатурам для модифицирования чугуна для литых:детаИзобретение относится к металлургии, в частности к лигатурам для модифицирования чугуна для литых деталей, работающих. в условиях статических и динамических нагрузок.

Известна лигатура, содержащая, мас. jo. марганец 5-10; кремний 15-35; кальций

0,5-1,5; Р3М 5-10; алюминий 0,1-6; цирко.ний 0,1-5; медь 5 — 10; берилий 5-10; стронций 2-10; тантал 0,1-3; барий 0,1-2; железо остальное.

Лигатура обеспечивает уменьшение отбела и получение изотропной структуры чугуна в отливках, однако вызывает бсаьшое, шлакообразование и недостаточно повыша-. ет технологические свойства.

Известна лигатура, содержащая, мве.ф: углерод 0,7 — 1,1; хром 20,0-30,0; молибден

4,0-8,5; кобальт 2,6-6,0; ванадий О,З-.Цэ, ниобий 2,5-4,0; алюминий 0,05-0,3; железо остальное, Ж 17176бО Al лей. Целью изобретения является повышеwe модуля упругости и технологических свойств чугуна. Лигатура содержит, мас,0/: медь 8 — 11; алюминий.8-17; углерод 0,5-7,2; бориды марганца 9,5-14,2; церий 3,11-7,0; нитриды кремния 5,2-8,2; висмут 7,0-11,3; железо остальное. Ковшевая обработка предлагаемой лигатурой доэвтектического чугуна позволяет повысить его модуль упругости до 137 — 146 ГПа, при этом повышаются прочностные и пластические свойства, ударная вязкость возрастает более чем в 2 раза, эксплуатационная стойкость повышается до 895-956 ч, предел коррозионной усталости — до 486-495 МПа. 2 табл;

Однако известная лигатура для ее использования требует высокого перегрева чугуна, увеличивает отбел, уменьшает ударную вязкость и технологические свойства чугуна.

Наиболее близкой к изобретению является лигатура следующего химического состава, мас. $: медь 30 — 45; алюминий 20-30; фосфор 5- i0; углерод 0,2 — 4; железо остальное.

Микролегирование чугуна известной лигатурой проводят при 1350-1360 С путем погружения на дно ковша раздробленной до фракций не более 20 мм лигатуры в количестве 17» от массы обрабатываемого расплава. Это обеспечивает повышение временного сопротивления на разрыв на 30

МПа и твердости на 25 НВ микролегированного чугуна по сравнению с серым чугуном, Однако известная лигатура не обеспечивает существенного повышения техноло1717660 гических свойств и модуля упругости чугуна делами.0,50-7,2 и 8-17мас.g. При меньших в отливках. значениях концентрации снижается модуль

Цель изобретения — повышение модуля упругости, упругости и технологических свойств чугуна В лигатуру дополнительно вводят вотливках, работающих вусловияхстатиче- 5 висмут в количестве 7-11,3 мас., что ских и динамических нагрузок. способствует повышению дисперсности

Поставленная цель достигается тем, что структуры, технологических свойств, обралигатура для чугуна, содержащая медь, алю- зованию аустенита и зернистого перлита, миний, углерод, железо, дополнительно со- повышению коррозионной стойкости и модержит церий, бориды марганца, нитриды 10 дуля упругости чугуна, Аустенитообразуюкремния и висмут при следующем соотно- щее и отбеливающее влияние висмута и шении компонентов, мас.7ь: медь 8,0-11; повышениедисперсностиструктуры,эрозиалюминий 8,0-17,0; углерод 0.5-7,2; бориды онной стойкости и модуля упругости начинамарганца 9,5-14,2; церий 3,11-7,0; нитриды ет.сказываться с концентрации 7 мас.g, а кремния 5,2-8,2; висмут 7,0-11,3; железо 15 при увеличении его.содержания (более 11,3 остальное. мас,o ) снижаются стабильность структуры, . Дополнительное введение в состав ли- эрозионная и эксплуатационная стойкость гатуры нитридов кремния обеспечивает по- чугуна в отливках, ухудшаются модуль упру.вышение дисперсности структуры и гости и технологические свойства. стабильности технологических свойств 20 Пример. Опытные плавки лигатур чугуна в отливках, трещиностойкости и проводят в индукционных печах с тиглями прочностных свойств, что обеспечивает су- емкостью 150 xr с использованием феррощественное увеличение его модуля упруго- сплавов, стального лома, электролитичести и эксплуатационной стойкости. При ской меди, нитридов кремния, металконцентрации нитридов кремния до 5,2 25 лического.церия, боридов марганца висмумас, стабильность структуры, модуль уп- та..Сначала в индукционной печи расплавругости,технологические свойства иэксплу- ляют стальной лом и медь, перегревая атационная стойкость недостаточны, а при расплав до 1320-1350. С, затем вводят ферповышении содержания (более 8;2 мас. ) роцерий и электрическую медь. После выснижаются ударная вязкость; пластические 30 держки в течение 2 — 3 мин вводят бориды свойства и эксплуатационная стойкости чу- марганца и нитриды кремния, а перед выпугуна в отливках, ском расплава в раэливочные ковши — меЦерий модифицирует структуру, пони- таллический висмут. Разливку производят жает термодинамическую активность угле- при 1340+10 С в сухие песчаные литейные рода, увеличивает. степень сфероидизации 35 формы и получают плоские плитки толщиграфита и неметаллических включений, что ной 15-16 мм. повышает технологические,и механические Лигатуру в измельченном виде вводят в свойства чугуна, Его модифицирующий и раздаточные литейные ковши в расплавчустабилизирующий эффект начинает сказы- гуна доэвтектического состава, содержащеваться с содержания 3.11 мас., но при 40 го. мас, : углерод 2,6; кремний 1,21; увеличении его концентрации (более 7 марганец 0,37; фосфор 0,05; хром 0,05; нимас,%)снижаются технологические свойст- кель 0,16; сера 0,05; азот 0,03; титан 0,01; ва и модель упругости чугуна. железо остальное.

Бориды марганца перлитизуют и из- Лигатуру. вводят в количестве 0,3% от мельчают структуру, повышают модуль уп- 45 массы расплава. ругости и трещиностойкости, но при В табл.1 приведены химические состаконцентрации их более 14,2 мас.7 снижа- вы лигатур опытных плавок. ются однородность структуры, пластиче- Испь",тания чугуна, полученного с исские, технологические и эксплуатационные пользованием лигатуры, на ударную вязсвойстваобработанногоэтимэлементомчу- 50 кость проводят на образцах размером гуна. При концентрации боридов марганца 10х10х55 мм с V-образным надрезом. Осменее 9,5 мас.% стабильность структуры, таточное содержание нитридов кремния и модуль упругости, эрозионная стойкость.и соответственно степень их усвоения опретехнологические свойства чугуна недоста- деляют по методике количественйого дифтЪчны. 55 ференцированного химического анализа

Углерод и алюминий оказывают графи- . сталей и сплавов, содержащих окислы,.ботизирующее влияние, снижают коррози- риды и нитриды.

- онную усталость, износостойкость и В табл.2 приведены технологические, технологические свойства. Поэтому их KOH механические и эксплуатационные свойства центрация ограничена соответственно пре- модифицированного чугуна, обработанного 1717660

8-11

8-17

0,5-7,2

9,5-14,2

3,11-7,0

5,2-8,2

7,0-11,3

Остальное

Таблица 1

Показатели ля состава

Свойства чугуна известного предлагаемого

487 . 472

370

350

13,2

16,5

16,3

244

308

321

235

90

895

879

860

940

486 лигатурами известного и предлагаемого составов.Технологические свойства определяют на стандартных решетчатых технологиче- 5 ских пробах, испытания на коррозионную усталость — на цилиндрических образцах

ЧШ на базе )0 циклов при циклическом нагружении.

Исследование прочностных свойств определяют на цилиндрических образцах 10 мм.

Как видно из табл.2, предлагаемая лигатура обеспечивает более высокие модуль 15 упругости, механические свойства,чем.известная.

Временное сопротивление при растяжении, МПа

Модуль упругости, МПа

Трещиностой кость, мм

Относительное удлинение, Стойкость против растрескивания, циклы

Ударная вязкость, Дж/см

Эксплуатационная стойкость, ч

Предел коррозионной. сталости, МПа

Формула изобретения

Лигатура для чугуна, содержащая медь, алюминий, углерод, железо, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения модуля упругости и технологических свойств чугуна, она дополнительно содержит церий, бориды марганца, нитриды кремния и висмут при следующем соотношении компонентов, мас. $:

Медь

Алюминий

Углерод

Бориды марганца

Церий

Нитриды кремния

Висмут

Железо