Лигатура для чугуна

(505 С 22 35/00 хническййС.М.Бадю-оваСР9СР турам для тых:детаугл4,0 ни ост беспе- хнолоГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный заочный политеинститут(54) ЛЙГАТУРА ДЛЯ ЧУГУНА(57) Изобретение относится к лигмодифицирования чугуна для л Изобретение относится к металлургии, в частности к лигатурам для модифицирования чугуна для литых деталей, работающих в условиях статических и динамических нагрузок.Известна лигатура, содержащая, мас.70: марганец 5-10; кремний 15-35; кальций 0,5-1,5; РЗМ 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 бовьйое шлакообразование и недостаточно повыша-. ет технологические свойства,Известна лигатура, содержащая, мве.ф;ерод 0,7 - 1,1; хром 20,0-30,0; молибден -8,5; кобальт 2,6-6,0; ванадий О,З-Цэ; обий 2,5-4,0; алюминий 0,05-0,3; железо альное,лей. Целью изобр ние модуля упру свойств чугуна. Л медь 8 - 11; алюми бориды марганца нитриды кремния железо остально предлагаемой ли чугуна позволяет гости до 137 - 146 Г прочностные и ударная вязкость раза, зксплуатаци ется до 895-956 ч, талости - до 486 етения является повыше- гости и технологических игатура содержит, мас,0: ний.8-17; углерод 0,5-7,2;9,5-14,2; церий 3,11-7,0;5,2-8,2; висмут 7,0-11,3; е. Ковшевая обработка гатурой доэвтектического повысить его модуль упруПа, при этом повышаются пластические свойства, возрастает более чем в 2 онная стойкость повышапредел коррозионной ус 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.;6: медь 30 - 45; алюминий 20-30; фосфор 5-10; 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 10 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 о чивает существенного повышения тегических свойств и модуля упругости чугуна делами 0,50-7,2 и 8-17 мас При меньших в отливках. значениях концентрации снижается модульЦель изобретения - повышение модуля упругости,упругости и технологических свойств чугуна В лигатуру дополнительно вводят вотливках, работающих вусловияхстатиче висмут в количестве 7-11,3 мас.фД, что ских и динамических нагрузок. способствует повышению дисперсностиПоставленная 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.: 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., а кремния 5,2-8,2; висмут 7,0-11,3; железо 15 при увеличении его.содержания (более 11,3 остальное. мас,06) снижаются стабильность структуры,Дополнительное введение в состав ли- эрозионная и эксплуатационная стойкость гатуры нитридов кремния обеспечивает по- чугуна в отливках, ухудшаются модуль упрувышение дисперсности структуры и гости и технологические свойства.стабильности технологических свойств 20 П р и м е р. Опытные плавки лигатур чугуна. в отливках, трещиностойкости и проводят в индукционных печах с тиглями прочностных свойств, что обеспечивает су- емкостью 150 кг с использованием феррощественное увеличение его модуля упруго- сплавов, стального лома, электролитичести и эксплуатационной стойкости. При ской меди, нитридов кремния, метал- концентрации нитридов кремния до 5,2 25 лического.церия, боридов марганца висмумас,6 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 толщи- графита 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,ф,: углерод 2,6, кремний 1,21; увеличении его концентрации (более 7 марганец 0,37; фосфор 0,05; хром 0,05; нимас.ф )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 фот мельчают структуру, повышают модуль уп массы расплава.ругости и трещиностойкости, но при В табл.1 приведены химические состаконцентрации их более 14,2 мас, снижа- вы лигатур опытных плавок.ются однородность структуры, пластиче- Испытания чугуна, полученного с исские, технологические и эксплуатационные пользованием лигатуры, на ударную вязсвойстваобработанногоэтимэлементомчу кость проводят на образцах размером гуна. При концентрации боридов марганца 10 х 10 х 55 мм с Ч-образным надрезом. Осменее 9,5 мас.06 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 анализаУглерод 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 кон- механические и эксплуатационные свойства центрация ограничена соответственно пре- модифицированного чугуна, обработанного1717660 8-118-170,5-7,29,5-14,23,11-7,05,2-8,27,0-11,3Остальное Таблица 1 казатели ля состава оиетва чу естноредлагае отив- яже 3 35 370 4 487 46 сть,8 13,5.244 42 отив цик 235 ость,78895 5 875436 н 87 860 н 4 8 лигатурами известного и предлагаемого составов. Технологические свойства определяютна стандартных решетчатых технологических пробах, испытания на коррозионнуюусталость - на цилиндрических образцахЧШ на базе 10 циклов при циклическомнагружении. 10Исследование 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 сопрление при раснии, МПаМодуль упругМПаТрещиностойкммОтносительноенение,Стойкость и ррастрескивания,лыУдарная вязкДж/смЗксплуатациостойкость, чПредел коррозиосталости, 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. :МедьАлюминийУглеродБориды марганцаЦерийНитриды кремнияВисмутЖелезо