Сплав для легирования и модифицирования чугуна

СОЮЗСОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 2) 4 С 22 С 35/О Г:с САНИЕ И ЕНИЯ ТЕЛЬСТВУ ТОРСНОМУ 02 дипел асьев, имова во ССС 1982 СССР 977ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(54) СПЛАВ ДЛЯ ЛЕГИРОВАИ И 2 ОДИФИЦИРОВА 11 ИЯ ЧУГУЕ 1 А(57) Изобретение относится к металлургии, в частности к комплексным составам сплавов для легнрования и модифнцирования чугуна в процессе непрерывного литья заготовок. Цель изобретения - повышеие физико-механических свойств чугуна. Предложенный сплав содержит, мас.Х: бор 1,8- 3,5; алюминий 25-30; кальций 6,0- 12,5; азот 0,13-0,85; ванадий 1,5- 6,5; сурьма 0,1-0,35; железо - осальное, Использование предложенного сплава позволяет повысить прочность чугуна, снизить коэффициент трения без смазки, уменьшить глубину отбела. 2 табл.1285043 15 Таблица 1 Химический состав сплава, мас.7. Аг,. Ре ГТ Са Известного 28,1 9,5 60 1,9 Предлагаемого О,1 4,5 75,47 0,24 4 55,87 0,35 6,5 46,3 12,5 Изобретение относится к металлурпии, н частности к изысканию комплексных составон сплавов для легирования и модифициронанию чугуна в г процессе непрерывного литья заготовок,Цель изобретения - понышение физико-механических свойств, износостойкости и снижения отбела чугуна,П р и м е р. Сплав для легирования и модифицирования чугуна получают алюмотермическим восстановлением шихты, содержащей окислы бораи ванадия, нитрид бора, гидрид кальция, порошок сурьмы ЯЪО, порошокжелеза. и железную окалину, в обычномметаллургическом оборудовании в футероночных ковшах и термических пеочах при 1100-1200 С.Сухие измельченные компонентышихты дозируют н следующих количествах, г/кг лигатуры:Борный ангидрид 8Окись ванадия 173 25 1 8 0 13 9,25 27,5 2,65 0,49 30 3,5 0,85 Соотношение элементов н предлагаемом сплаве для легирования и модифицирования чугуна подобрано:таким 50 образом, что обеспечивается высокая раскислительная, легирующая и модифицирующая способность сплава при обработке им чугуна.Введение в состав сплава алюми ция позволяет изменить термодинамическую активность углерода, способствуя тем самым процессу графитизации и сферритиэации чугуна. Гидрид кальция 45Нитрид бора 4Сурьмы 0,5.Порошок алюминия 750Порошок железа 880Х(елезная окалина 140Материалы шихты перемешивают в смесителе до получения однородной массы. Подготовленную шихту помешают в тигель, опускают в шахтную цементационную печь типа Ц 105 нагретую до 1100 С, через 30 мин после прргреова начинает протекать реакция металлотермического восстановления, кото-, рая протекает 1,5-2 мин, Тигель извлекается из печи, снимается с поверхности шлак и сплав разливается в керамические Формы, получаемые слитки металлорежущим оборудованием легко разрезаются на любые Фракции. Количество вводимой лигатуры составляет 1 Е от веса металла,В табл.1 приведен химический состав исследованных сплавов.Графитизирующее действие алюминия при плавке чугуна связано с образованием дисперсных частиц карбида алюминия, которые являются центрами кристаллизации графита. Использование в качестве графитизатора алюминия позволяет уменьшить содержание кремния в чугуне с 2,8 Е до 2,07. В свою очередь уменьшение содержания кремния в чугуне благоприятно сказывается на форму графитовых включений - количество междендритно3 285043 Т а б л и ц а 2 Физико-еханцческие свойства сплава б, МПа Б,Коэффици- Отцосиент тре- тельная ния без изососмазки стойкость НВ Г.пубинаотб ела заготовки мм Известного 0,43 390 4,8 1,5.1 63 го точечного графита резко уменьша=ется. Такой характер изменения Формы графита в дальнейшем способствуетраспаду аустенита до перлита,Данный эффект начинает проявляться 5при концентрации алюминия в сплавене ниже 257 Превышение содержанияалюминия выше 30/ приводит к образованию в чугуне окисных пленок и ухудшению свойств чугуна. 1 ОВведение в состав сплава бора, являющегося карбидо- и нитридостабилизатором, позволяет повысить эксплуатационные свойства чугунных отливокПри введении бора менее 1,8% влияние на повышение износостойкостипрактически це ошущается. При увеличении содержания бора более 3,57, вструктуре наблюдается повышенное содержание цементита, что отрицательно 20сказывается на Физико-механическихсвойствах выппавляемого чугуна,Кальцйй понижает термодиначес.кую активность углерода и увеличивает его растворимость в железе, явля ясь прн этом сильнейшим раскислителем и десульфуратором, способствуетзарожденио графитной фазы при пер-.вичной кристаллизации чугуна. Оптимальное содержание кальция в сплаведолжно быть в пределах 6-12,57.При содержании в сплаве кальция менее 67 в структуре чугуна наблюдается повышенное содержание неметаллических включений в виде "черных пятен".При содержании кальция в чугунеболее 12,5 резко снижается коцетрация углерода, что отрицателЬносказывается на прочностных характеристиках чугуна. Ванадий меет большое сродство к азоту и углероду, образуя высоко- устойчивый нитрид 711 ц карбидС, которые не входят в решетку цемецтита и, следовательно, це участвуют в форцроваи цемецтита мдебурита.Введение ванадия в состав сплава оказывает эффективное влияние на по вышецие про гиости и иэцосостойкости чугуна благодаря мцкролегироваццю и дисперсиоццому упрочцецию металла нитридами и карбонитридами ванадия.Сурьма, являясь элементом-демодификатором, позволяет получать перлитцую структуру при модифицнроваши исходного чугуна и является тормозом 11 стадии графитнзации.Основой. сплава для легирования и модифицирования чугуна является железо, которое способствует улучшению технологии его выплавки, а также равномерному распределешпо всех компонентов в обрабатываемом чугуне. Пределы по введению ванадия, сурьмы и железа зависят от содержания основных компонентов сплава и установлены экспериментально. Чувствительность чугуна к отбелу оценивалась по максимальной толщине отбеленного слоя технологической клиповой пробы, заформоваоГв сырую песчаццо-глицистую форму,Для исследования износостойкости из заготовки вырезаются темплеты.Испытания ца износостойкость проводили цри нагрузке 15 кг н скоуостц вращения твердосплавного диска 500 об/ми.Физико-механические свойства сплава приведены в табл.2.1285043 Продолжение табл.2 Физико-механические свойства сплава НВ бМПа Едпагаемого 520 0,2 0,1 0,1 0,1 193 1,8 6 О,63 8 202,18 ю щ и й с я тем шения физико-мех износостойкости Иэ результатов испытания можно сделать следующие выводы: введение в состав сплава азота, ванадия и сурьмы, а также снижение содержания в сплаве алюминия значительно повышает физико-механические и служебные свойства сплава. что, с нических с снижения ительно соБорАлюминийКальцийАзотВанадийСурьмаЖелезо Формула изобретения Сплав для легирования и модифицирования чугуна, содержаший бор, алюжний, кочевий и жепеэо, о т л и ч а Составитель Н.Иепитькоактор В.Данко . Техред Н. Глущенко,. Цекма орре Тираж 604осударственного комитета ССС ам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб Подписное д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектн каз 7604/29ВНИЪП 1 Ипо д1 3035 Глубинаотбелаэаготовкмм Коэффициент тре"ния беэсмазки Относительнаяиэносостойкость ью повыойств,тбелаержит