Лигатура для чугуна

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК А(54) ЛИГАТУРА ДЛЯ ЧУ (57) Изобретение отно в частности к составам стойких чугунов доэвт Цель изобретения - сн ГУНАится к металигатур дляктическогоижение изно ллургии, износосостава, са в ус 12-15 6 - 8 5 - 10 0,07 - 0,3 22-27 10-15 6 - 11 0,2-0,7 ОстальноеМедьАлюминийФосфорУглеродНитриды хромаКарбонитриды тМагнийБериллийЖелезо ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство ССС% 773115, кл, С 22 С 35/00, 1980.Авторское свидетельство СССВ 960294, кл. С 22 С 35/00, 1982. Изобретение относится к металлургии, в частности к составам лигатуры.для получения износостойких чугунов,Цель изобретения - снижение износа в условиях полусухого трения и повышение эксплуатационной стойкости чугуна,Поставленная цель достигается тем, что лигатура, содержащая медь, алюминий, фосфор, углерод и железо, дополнительно содержит нитриды хрома, карбонитриды титана, магний и бериллий при следующем соотношении компонентов, мас,0/,; ловиях полусухого трения и повышения эксплуатационной стойкости чугуна. Лигатура содержит медь, алюминий, фосфор. углерод, нитриды хрома, карбонитриды титана, магний, бериллий и железо при следующем соотношении компонентов, мас,0,: медь 12 - 15; алюминий 6 - 8; фосфор 5-10; углерод 0,07-0,3; нитриды хрома 22-27; карбонитриды титана 10-15;магний 6 - 11; бериллий 0,2-0,7 и железо остальное, Дополнительный ввод в состав лигатуры нитридов хрома, карбонитридов титана, магния и бериллия обеспечивает повышение на 20-.306 эксплуатационных характеристик чугуна за счет комплексного модифицирующего и микролегирующего действия, 2 табл. Дополнительное введение в состав лигатуры нитридов хрома обеспечивает повышение стабильности структуры и коэффициента трения, твердости и прочноееей стных свойств, что способствует повышению эксплуатационных характеристик чугуна. При концентрации нитридов хрома 0" до 22 мас,0/, износостойкость в условиях (ф) полусухого трения и эксплуатационные С) свойства недостаточны, а верхний предел фь, их концентрации (27 мас,0/,) обусловлен увеличением содержания неметаллических включений по границам зерен и снижением эксплуатационных свойств чугуна.Магний модифицирует структуру чугуна, что повышает его механические и эксплуатационные свойства. При концентрации магния до 6 мас.его модифицирующий.эффект и эксплуатационные свойства низкие, а при увеличении его содержания более 11 мас. усиливается пироэффект при обработке чугуна, снижается10 15 20 25 30 40 45 50 55 стабильность структуры, механических и эксплуатационных свойств,Бериллий измельчает и отбеливает структуру, повышает содержание зернистого перлита, механические и эксплуатационные свойства, но при его концентрации более 0,7 мас,% увеличивается содержание цементита, что снижает предел выносливости при изгибе и эксплуатационные свойства. При содержании его до 0,2 мас,% повышается содержание феррита, снижаются твердость, износостойкость и эксплуатационные свойства чугуна.Карбонитриды титана повышают стабильность структуры и коэффициента трения, что увеличивает износостойкость и эксплуатационные свойства, Микролегирующий эффект карбонитридов титана и повышение фрикционных свойств отмечаются их минимальной концентрацией в лигатуре 10 мас,%, а при увеличении их концентрации более 15 мас.повышаются хрупкость чугуна и нестабильность структуры, что снижает пределы прочности и выносливости при изгибе и эксплуатационные свойства.Концентрация алюминия снижена до б - 8 мас,и меди до 12 - 15 мас, , так как при более высоких их концентрациях усиливаются ликвационные процессы и возрастает нестабильность структуры, что снижает предел прочности при изгибе, износостойкость и эксплуатационные свойства, При их концентрации менее нижних пределов ухудшаются технологические свойства, укрупняется структура чугуна и эксплуатационные свойства.Фосфор в составе лигатуры обеспечивает повышение степени перлитизации структуры и твердости и износостойкости, его содержание оставлено в прежних пределах. Верхний предел содержания. углерода ограничен 0,3 мас. , выше которого увеличивается количество феррита в структуре чугуна, снижаются его твердость, износостойкость и эксплуатационные свойства. Нижний предел концентрации 0,07 мас, ) обусловлен снижением технологических, механических и фрикционных свойств при более низких концентрациях,П р и м е р. Для производства лигатур используют измельченные до фракции 0,1 - 2 мм карбонитриды титана ФТ и 1 Н; нитриды хрома в порошке С 2 (11,8% азота) в соответствии с ТУ 6-09-03-45-75; магний в порошке Мг 1; измельченный до фракции 0,1 - 3 мм сплав АБ; медь в соответствии с ГОСТ 859 - 78 марки М 1; измельченный до фракции 0,1-3,0 мм бериллий Бе 1, сорт 1, ТУ 48-103-72; фосфор в порошке Ф 1. Лигатуру фракции 10-40 мм вводят в количестве 0,6 от массы чугуна.Для выплавки лигатуры оптимального состава (состав 2, табл.1) используют шихту, содержащую 26 кг меди, 17 кг сплава АБ; 16 кг фосфора; 20 кг магния; 46 кг нитридов хрома и 21 кг карбонитридов титана, Магний вводят в виде механической смеси вместе с нитридами хрома в порошке, карбонитридами титана фракции 0,1-2 мм и измел ьченного алюминийбериллиевого сплава АБ, Угар магния 17 - 190 ,Опытные плавки лигатур проведены в открытых индукционных печах емкостью 150 кг. Плавление шихты проводили в следующей последовательности. Сначала в индукционной печи расплавляют медь М 1(ГОСТ 859 - 78) под слоем древесного угля и раскисляют ее феррофосфором. Затем вводят сплав АБ(ГОСТ 23911-79), нитриды хрома, магний и карбонитриды титана ФТ и 1 Н (ТУ 6-09-112 - 85). После перемешиванияи выдержки в течение 2 - 3 мин при 11801200 С лигатуру разливают в плоские металлические изложницы. В табл,1 приведены химические составы лигатур опытных плавок,Чугун выплавляли в дуговой электропечи марки ДС - 1,5 и выпускали в литейные ковши при 1470 - 1490 С. При заполнении ковша на 1/2 его высоты в расплав присаживают лигатуры составов 1-6 фракции 1040 мм в количестве 0.60 от массы расплавленного металла. Химический со 35 став чугуна перед микролегированием,мас. : углерод 2,6 - 2,7; кремний 1,2 - 1,3; марганец 0,6 - 0,7; фосфор 0,04 - 0,06; никель 0.20-0,22; хром 0,12 - 0,13; сера 0,05 - 0,06; железо остальное,Исследование микроструктуры и механических свойств проводят на цилиндрических 10 мм образцах в соответствии с ГОСТ 3443 - 87, ГОСТ 9012-59 и ГОСТ 1497 - 84. Интенсивность изнашивания определяли на кольцевых образцах 15-0.2 мм в соответствии с ГОСТ 23210-80, а износостойкость в условиях полусухого трения - по методике ВНИИНМАШ.Предел коррозионной усталости определяют на образцах типа У 111 на базе испытаний 10 циклов, а эксплуатационную стойкость - на инерционных испытательных стендах по схеме неподвижная колодка из материала 6 КХБ - вращающийся цилиндр 60 мм из исследуемого микролегированного чугуна.В табл.2 представлены данные о механических и эксплуатационных свойствах микролегированных известной и предлагаемой лигатурами износостойких чугунов,1663040 Как видно из данных табл.2, использование предлагаемой лигатуры для микролеги рован ия износостойкого чугуна обеспечивает повышение предела коррозионной усталости, фрикционной износостойкости и эксплуатационных свойств в большей степени, чем известная лигатура.Формула изобретения Лигатура для чугуна, содержащая медь, алюминий, фосфор, углерод и железо, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью снижения износа в условиях полусухого трения и повышения эксплуатационной стойкости чугуна, она дополнительно содержит нитриды хрома, карбонитриды титана, магний и бериллий при следующем соотношении компонентов, мас.:МедьАлюминийФосфорУглеродНитриды хромаКарбонитриды титанаМаий.БериллийЖелезо 10 Та блица 1 Лигатура Содержание компонентов в лигатурах, мас.7 Бериллий Магний Карбонитридытитана Нитридьхрома Медь Алю- миний Фосфор Углерод 5 0,07 22 8 О 12 25 10 0,3 27 4 0 02 21 6 05 28 12 13 15 10 16 6 7 8 5 7 6911512 10 12 15 9 16 0,2 0,5 0,7 0,1 .0,8 21 0,3 Таблица 2 Эксплуатационная стойТвер-. Предел дость, вынос- НВливости, МПа ИнтенсивностьизнашиПределпрочности при изгибе, МПа Лигатура Пределкоррозионной Износ приполусухомтрении,мг/см вания, 1 Ь 10 кость ч усталости,МПа 1015 296 235 1360 330 248 1290 322 242 625 240 198 870 295 215 0,525 0,460 0,485 0,608 0,568 475 520 491 453 468 4,3 3,7 3,8 5,1 4,8 832 880 865 786 805 0,630 481 220 185 450 760 5,3 Составитель А,Бармыков Редактор Н,Киштулинец Техред М.Моргентал Корректор М,КучеряваяЗаказ 2238 Тираж 386 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 П роизводствен но-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 1 2 3 4 5 6(известная) 35 1 2 3 4 5 6 (известная) 12 - 15 6-8 5-10 0,07 - 0,3 22-27 10-15 6 - 11 0,2-0,7 Остальное,