Лигатура

(57) Изобретениелургии, в частногатур для микролпри производстве заготовок. Цель носится и к составам л чугунаких лить гцровацияизцосост х. 2 табл. зобретеция бонит 7-25 ды ццрконияОлово гатурам дляваццых чугун к л аст икролеги зцосос.тс получения для литых их заготовок, повьппение прочи из осливо ми ая медь, дополнит нитриы ц льн бияении Кем соотн 12-25 5-10 а АлюминииФосФорКарбонитды ниоби измельчают кпцоццую те 0-19 с.т ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный заочный полческий институт(56) Авторское свидетельствВ 933776, кл. С 22 С 35/00,Авторское свидетельствоУ 960294, кл . С 22 С 35/00,Изобретение относится к металлурЦель изобретения ности, контактной вын носостойкости чугуна,Лигатура, содержащ ний, фосфор и железо, содержит олово, карбо и циркония при следую компонентов, мас,%:Медь шение прочности, контактной выносливости и изцосостойкости чугуна.Лигатура содержит медь, алюминий,фосфор, олово, карбоцитриды ниобияи циркония и железо при следуюп 1 емсодержании компонентов, мас.7,: медь12-25. алюминий 5-10, фосфор 18-25,карбонитриды ниобия 10-19, карбонитриды циркония 7-25, олово 2-13, железо 12-17. Дополнительный ввод в тав лиг атуры олова и кароонитри циобия и циркония способству, т повьппению в 1,3-1,5 раза механическихсвсйстн и контактной выносливостичугуна и в 5-6 раз его износостойкости за счет повьппения мкротвердости его матрицы, однородное ги истабильности структурных составляюЖелезо 12-17Введение олова в состав лигатуры повышает микротвердость матрицы чугуна, что способствует улучшению износостойкости и прочностных свойс чугуна. При увеличении содержания олова более 13 мас.% снижается жид котекучесть и однородность чугуна, что ухудшает износостойкость, а при концентрации олова в лигатуре до 2 мас.% микротвердость матрицы чугу в отливках недостаточна.Карбонитриды ниобияруктуру, повышают Фри п5 10 чугуна. 30 40 50 ячойкость, твердос ть и микротвердость чугуна, что снижает износ притрении. Пр.". концентрации карбонитридов ниобия до 1 О мас.7 повышениемикротвердости матрицы недостаточно, а при увеличении концентрациикдрбонитридов ниобия более 19 мас.7повышается содержание нестабильныхфаз в структуре, снижаются механические свойства и износостойкостьчугуна. Максимальной концентрациикдрбонитридов ниобия в лигатуре должно соответствовать минимальное содержание в ней кдрбонитридов циркония.Лополнительный ввод в состав лигатуры карбонитридов циркония обусловлен их высокой модифицирующейспособностью, повышением плотности,однородности структуры и механических свойств чугуна,Нижний предел их содержания влигатуре (7 мас.Х) обусловлен ихвлиянием на повышение износостойкости и механических свойств чугуна,При концентрации карбонитридов циркония более 25 мас,7, отмечаются выделения неметаллических включений по границам зерен, снижается однородность структуры, стабильность механических свойств и износостойкости чугуна. Углерод снижает микротвердость матрицы и износостойкость чугуна, поэтому он исключен из составалигатуры.Алюминий способствует раскислению,модифицированию структуры и повьпнению механических свойств чугуна.При концентрации его в лигатуре более10 мас.7. усиливается его графитизирующее влияние, снижается микротвердость матрицы, ухудшается Формаграфита в структуре и механическиесвойства чугуна. При концентрации влигатуре алюминия до 5 мас.И егораскисляющее и модифицирующее влияние недостаточно, а механическиесвойства чугуна низкие,фосфор в лигатуре способствуетповышению перлитиздции матрицы и механических свойств чугуна. При концентрации фосфора в лигатуре до18 мас.Ж снижаются содержание перлита в структуре, микротвердость матрицы и механические свойства чугуна. При концентрации Фосфора в лигатуре более 25 мас.7, увеличиваетсяколичество неметдллических включе 15 20 25 35 45 55 ний, снижаются механические свойства и износостойкость чугуна.Содержание меди в лигатуре ограничено концентрацией 25 мас.7, выше которой усиливается его графитизирующее влияние, снижаются однородно ть структуры, микротвердость матрицы и механические свойства чугуна, При концентрации меди до 12 мас,3 увеличивается первичное зерно матрицы, снижаются плотность, контактная выносливость и износостойкость Для выплавки лигатур используютматериалы следующих марок: медь М 1,алюминий АЧ-О, олово 01, доменныйферрофосфат Йф, карбонитриды ниобияНОБНН и брикеты карбонитридовциркония ФЦрБН.1Опытные плавки лигатур проведеныв открытых индукционных печах с тиглями емкостью 150 кг и перегревомрасплава до 1080-1160 С. Карбонитриды ниобия и циркония в виде порошковвводят после расплавления дрчгихкомпонентов и рафинирования расплава. Разливку лигатур производят вплоские металлические изложницы.Лигатуру испытывают при микролегировании награночного чугуна следующего химического состава, мас.7:углерод 3,6, кремний 1,8, марганец0.7, фосфор до 0,08. сера до 0,12,никель до 0,2, железо - остальное.Лигатуру вводят в ковш при выпускечугуна из вагранки под струю принаполнении ковша металлом на 1/3 еговьн:оты в количестве 0,637 от массызаливаемого расплава.В табл. 1 приведены составы лигатур, испольэ немых для микролегировднии износостойкого чугуна опытныхплавок,Ь табл. 2 приведены лднные озлиянии лигатур известного и предлагаемого составов нд механическиеи фрикционные свойства чугуна,Испытания на контактную вы носливость проводят в соответствии сГОСТ 2860-65 на машине МИЛ, Базаиспытаний при определении пределаконтактной выносливости 5,О 10 циклов, 11 илиндрические образцы ф 10 ммс выступом в центре шириной 8 мм идиаметром ф 15+0,01 мм перед испытанием последовательно подвергаюттокарной обработке с охлаждением,шлифованию беэ ожогов и метрологи1491903 ческому контролю. Точность изготовления образцов - не ниже 6 квалитета. 5Оценку коэффициента трений и фрик,ционно-иэноСных свойств проводят на )установке УМТ М в соответствии с известной методикой на кольцевых Образцах высотой 15+0,2 мм, а износ 10 при торцовом трении определяют на машине МТДна цилиндрических образцах ф 11,3 мм при удельной нагруз. ке 1 МПа. 15 Как видно из табл. 2, предлагае - мая лигатура обеспечивает более высокие характеристики микротвердости, прочности, контактной выносливости и износостойкости чугуна в отливках. 7-25 2-13 12-1 7 цирконияОловоЖелезо 20 Та блица 1 Компоненты Содержание, мас. 7 в составе лигатуры 10 12 18 13 7 20 21 524,7 Таблица 2 Линейный износ 1 10 Состав лига- туры Предел прочности при растяжении, МПа Контактная Износ при выносливость, торцовомМПатрении 302 328 329 258 268 245 1 2 3 0,64 0,62 0,65 0,93 0,71 О. 99 558564 566 520 536 525 11 8 7 42 20 46 АлюминийМедьФосфорОловоУглеродКарбонитридыниобияКарбонитридыцирконияЖелезо Формула и зобре т енияЛигатура, содержащая медь, алюми ний, фосфор и железо, л т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повы. щения прочности, контактной выносливости и износостойкости чугуна, она дополнительно содержит олово, карбонитриды ниобия и циркония при следующем соотношении компонентов, мас. 7:Медь 12-25Алюминий 5-10Фосфор 18-25Карбонитридыниобия 1 0-19Карбонитриды