Лигатура

(71) Липецкий филиал Всесоюзного проектно-технологического института литейногопроизводства(56) Авторское свидетельства СССР(57) Изобретение относится к литейпроизводству, в частности к присадоматериалам, используемым для внепеобработки расплава серого чугуна, Лигасодержит, мас,%: Я 0,1 - 5,0; Мп 76 -0,1-5,0, М 5-10 и Ре остальное, При исзовании предлагаемой лигатуры в процковшовой обработки чугуна повышастепень усвоения азота до 70 - 76% иность и твердость чугуна в толстостеотливках при одновременном повышдлительности модифицирующего зффектабл. предлагаемой и достигаемому зф ля стали, содержа Наиболее близко Изобретение относится кпроизводству, в частности к прматериалам, используемым дляобработки расплава серого чимущественно при производсс высокой степенью разностентающих в парах трения,Известна лигатура, содержаКремнийМарганецБорАзотЖелезо техническои сущности кфекту является лигатура дщая, мас.%:Кремний 9,0 - 14 5,0. - 75,а ганец Углерод 1,7-3,3 Азот 6,0 - 9,0Железо Остальное Однако вследствие чрезмерно высокого содержания кремния данная лигатура сложна в изготовлении, так как кремний блокирует процесс насыщения марганца азотом и с ростом его концентрации требуется увеличение давления азота и повышение температуры в реакторе в момент азотиравания. Кроме того, известная лигатура тугаплавка, что обуславливает нестабильность резул)- татов при ее использовании в качестве стабилизирующего модификатора низкоперегретых расплавов серого чугуна. Несбалансированное соотношение кремОднако присутствие большоготва кремния и бора делает зтуугоплавкой, что создает трудностишовой обработке ниэкоперегретыхов чугуна и препятствует полысоких показателей по твердостиости чугуна при низких скоростяхизации. оличегатуру ри ков- асплачению прочистал-ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР литейному исадочным внепечной угуна, пре- . тве отливок ности, рабощая, мдс.%:17,0 - 34,050,0 - 75,00,1 - 3,00,03 - 3,0Остальное ному чным чной тура 91;С польессе ется проч- нных ении та. 2ния и марганца препятствует достижению высоких показателей по твердости и прочности чугуна в толстостенных отливках,Цель изобретения - повышение усвоения азота в низкоперегретом металле, повыцение длительности модифицирующего эффекта, а также повышение твердости и прочности чугуна в крупнотоннажных толстостенных отливках.Поставлен ная цел ь достигается тем. что комплексная лигатура для серого чугуна, включающая кремний, марганец, углерод, азот и железо, содержит компоненты при следующем соотношении, мас. О :Кремний 0,1 - 5,0 Марганец 76,0 - 91,0 углерод 0,1 - 5,0 Азот 5,0 - 10,0 Железо Остальное В виде примеси допускается присутствие серы, фосфора и других элементов с суммарным количеством до 1 о ,Кремний в количестве 0,1 - 5,0 ооблегчает выплавку лигатуры и ее дробление до мелкой фракции перед азотированием, при менее 0,1 оего действие не проявляется, а при свыше 5 начинает проявляться сильное графитизирующее воздействие кремния, что приводит к резкому падению свойств чугуна в голстых сечениях отливок, Кроме того, повышается тугоплавкость лигатуры, так как температура плавления кремния более чем на 200 С выше температуры плавления марганца, Марганец являосновнои "подложкой" для формирования нитридов и карбонитридов, способствует стабилизации перлита при медленном охлаждении отливок, благодаря своей легкоплавкости улучшает усвояемость азота лигатуры, а за счет высокой растворимости как в жидком, так и в твердом железе способствует повышению длительности модифицирующего эффекта,При содержании менее 76 марганца ухудшается усвоение азота лигатуры чугуном, а достичь концентрацию свыше 91 технологически сложно.Благодаря углероду образуется легкоплавкая железо-марганец-углеродистая эвтектика, способствующая повышенному усвоению низкоперегретым чугуном азота лигатуры, который находится в форме не только нитридов, но и более легкоусвояемых карбонигридовПри менее 0,1 действие углерода не проявляется, а достижение концентрации свыше 51 ехнологически очень сложно, особенно при высоких концентрациях кремния, который вытесняет углерод из его раствора в марганце. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Азот является сильным микролегирующим компонентом лигатуры, способствуетповышению механических свойств чугуна втолстостенных отливках, присутствует в лигатуре в виде нитридов и карбонитридовмарганца. Менее 5% -азота приводит к чрезмерному увеличению расхода лигатуры длядостижения необходимой степени насыщения чугуна азотом, а достижение концентраций свыше 10 отехнологическиневыполнимо при заявляемом составе лигатуры.Железо является неизбежной технологической примесью, пределы его содержания ог,ределены эмпирическим путем,Проверку эффективности лигатуры проводят в серии лабораторных плавок,В качестве шихтовых материалов длявыплавки лигатуры применяют марганецметаллический электротермический углеродистый Мр 4, электродный бой, ферросилиций ФС 75.Полученные слитки дробят до фракциименее 0,8 мм, после чего насыщают азотомв специальной установке, обеспечивающейсоответствующее давление газа и температуру,Проверку эффективности лигатур проводят на базовом чугуне, содержащем,мас, : углерод 3,3; кремний 1,8; марганец0,7; фосфор 0.12; сера 0,05. Выплавку чугунапроводят в индукционной печи ЛПЗ - 63 Скислой футеровкой,Лигатуры испытываемых составов в количестве 0,2 оот массы металла присаживают на дно подогретого ковша перед сливом.Температуру обработки в целях экстремализации условий проведения сравнительных . испытаний выдерживают наминимально допустимом уровне и она составляет 1330 - 1340 С. Обработанным чугуном заливают пробы "блок 200 х 200 х 200мм", имитирующие толстостенную отливку,из которых затем вырезают стандартные образцы для механических испытаний. Остаток обработанного металла сливаютобратно в печь, проводят выдержку в течение 1 ч и повторно заливают пробы "блок",После сравнения свойств чугуна в первоначальных пробах и залитых после выдержкиопределяют степень потери эффекта обра- .ботки во времени. Пробы на химическийанализ отбирают от каждого блока.Данные по составам лигатур и свойствам чугуна сведены в табл, 1 и 2 соответственно,Как следует из данных табл, 2, наивысцие показатели по степени усвоения азота,по повышению механических свойств и постепени сохранения во времени модифици1744139 Формула изобретения Лигатура преимущественно для внепечной обработки чугуна, содержащая кремний, марганец, углерод, азот и железо, о т личающаяся тем,что,сцельюповышения усвоения азота, длительности модифицирующего эффекта, твердости и прочности чугуна в крупнотоннажных толстостенных отливках, она содержит компоненты в сле дующем соотношении, мас,:Кремний 0,1 - 5,0 Марганец 76,0 - 91,0 Углерод 0,1 - 5,0 Азот 5,0 - 10,0 15 Железо Остальное рующего эффекта дают составы 2, 4 и 3 с граничным и оптимальным содержанием компонентов.Минимальные результаты дают составы 1 и 5 с содержанием компонентов, выходящим за заявляемые пределы, и известный состав б. Теким образом, предлагаемое изобретение обладает существенными отличиями и создает положительный эффект,В,качестве базового объекта и ринят используемый в настоящий момент модификатор - ферросиликохром ФХС. 20 Таблица 1 Таблица 2 Составитель А,СусловРедактор М,Петрова Техред М.Моргентал Корректор Т,Палий Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 2170 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5