Лигатура для чугуна

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИА ЛИСТИЧЕСНИ ХРЕСПУБЛИК ЯО 17053 1)5 С 22 С 35/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬИЯМПРИ ГКНТ СССР,лф АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВТОРСХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный заочный политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССР й 1488342, кл. С 22 С 35/00, 1989.Авторское свидетельство СССР Л 960294, кл. С 22 С 35/00, 1982, (54) ЛИГАТУРА ДЛЯ ЧУГУНА(57) Изобретение относится к рам для иэносостойких чугунов лью повышения микротвердости плуатационных свойств чугуна она дополнительно содержит церий, карбонитриды ферробора, нитриды ванадия икарбиды титана при следующем соотношении компонентов, мас,Ф; медь 12-15;алюминий 6-8; углерод 0,2-10; церий6-11; карбонитриды ферробора 10-15нитриды ванадия 22-27; карбиды титана 7-12;, фосфор 5-10," железо остальное. Ковшевая обработка предлагаемойлигатурой доэвтектоидного чугуна позволяет получить бв =875-962 пПа6 ц "338-346 Мйа, микротвердость5760-5995 МПа, при этом износостойкость повывается более чем на 40а эксплуатационная стойкость составляет 1530-1635 ч. 2 табл. лигату-,. С це"и эксре це труктуре ов данны тита, чт к областив частностиойких и вывьивенными хаости, мехая упругости,держащая,Изобретение относитсялитейного производства,к лигатурам для износостсокопрочных чугунов с порактеристиками микротверднических свойств и модулИзвестна лигатура сомас,Ф: структуры,дуль упругосиспользованИзвестнамас.Ф:Хром 50 ь ниНикелКрем йАзотМарганеУглерод 1-43-60,05-0,42-602-100Остальнодает недостспособностью ТитанЦерийЖелезоЭта лигай микроле ура об ирующе КремнийВанадийМагнийКальцийТитанХромЖелезоВысокое содющих элементовхром, титан, мнеоднородность 30-70 4-20 3-20 3-20 0,5-10 0,5-10 Остальное ржание карбидообразуметаллической основы к металлов и свободного снижает однородность рещиноустойчивость и м ти чугуна, для которог известная лигатура. лигатура, содержащая,но обеспечиваст существенного повышения свойств чугунных отливок, по"лученных с ее использованием,5Наиболее близкой по технологической сущности и достигаемому эффектук предложенной является лигатура следующего состава, мас.ь:Медь 30-15Алюминий 20-3010Фосфор 5-10Углерод 02-ЙЖелезо ОстальноеМикролегирование чугуна известнойлигатурой проводят при 13110-1360 С 15путем погружения на дно ковша лигатуры в качестве 1 Ф От массы расплава.Это обеспечивает повышение временного сопротивления на 30 МПа и твердости на 25 НВ, Микротвердость модифицированного чугуна 1900-5780 МПа,Однако известная лигатура не обеспечивает существенного повышения эксплуатационных свойств чугуна.Цель изобретения - повышение микротвердости и эксплуатационных свойствчугуна.Поставленная цель достигаетсятем, что лигатура для чугуна содержащая медь алюминий, фосфор, углерод и железо, дополнительно содержитцерий, карбиды титана, карбонитридыферробора, нитриды ванадия при следующем соотношении компонентов, мас,Ф:Медь 12-15Алюминий 6-8Углерод 0,2-1,0Церий 6"11Карбонитриды ферробора10-15 40Нитриды ванадия 22-27Карбиды титана 7-12Фосфор 5-10Железо ОстальноеДополнительное введение в составлигатуры карбонитридов ферробора обеспечивает повышение прочности, микротвердости и эксплуатационных свойствчугуна в отливках, коррозионной стойкости и прочностных свойств, измельчение структуры, что обеспечиваетсущественное увеличение стабильностии износостойкостиПри концентрациикарбонитридов ферробора до 10 мас.1твердость, стабильность структуры,55технологические свойства и эрозионнаястойкость недостаточны, а при повышении содержания их более 15 мас,а снижаются предел выносливости при изгибе, ударная вязкость, пластическиесвойства и эксплуатационная стойкость.Церий модифицирует структуру, понижает термолинамицескую активностьуглерода, увеличивает степень сфероидизации графита и неметаллическихвключений, что повышает технологические, механические свойства и эксплуатационные свойства. Гго модифицирующий и стабилизирующий эффект начинает сказываться с содержания6,0 мас.1 но при увеличении его концентрации более 11 мас.1 увеличивается угар и содержание неметаллическихвключений по границам зерен и снижаются микротвердостьтехнологическиеи эрозионные свойства,Карбиды титана перлитизируют и измельчают структуру, повышают твер"дость и эрозионную стойкость, но приконцентрации их более 12 мас, снижа"ется однородность структуры, пластические, технологические и эксплуатационные свойства. При концентрациикарбидов титана менее 7 мас,Ф микротвердость, предел выносливости приизгибе и эксплуатационная стойкостьнедостаточны,Фосфор в составе лигатуры обеспечивает повышение твердости, микротвердости, износостойкости и эксплуатационных свойств. При концентрацииФосфора до 5 мас.ь увеличивается твердость микротвердость, износостойкость недостаточна, а при концентрации более 10 мас,Ф снижается однородность структуры, увеличивается количество усадочных раковин, снижаютсямикротвердость и износостойкость. Углерод и алюминий оказывают графитизирующее влияние, снижают твердость износостойкость и технологические свойства. Поэтому их концентрация ограничена соответственно пределами 0,2- 1,0 мас.Ф и 6-8 мас.ь. При таких концен 1 рациях алюминий и углерод оказывают раскисляющее и модифицирующее влияние, существенно не снижая эрозионную стойкость и эксплуатационные свойства.В лигатуру дополнительно введенынитриды ванадия в количестве 22- 21 мас.1 при снижении концентрации меди до 12-15 мас.2, что способствуетповышению технологических свойств образованию аустени 1 а и зеристого псрлита, повыше чюор .о .о , эро 1705391формула 50 зионной и эксплуатационной стойкости,Аустенитообразующее и отбеливающеевлияние нитридов ванадия и повышениятвердости и эрозионной стойкости наци 5нает складываться с концентрации 22,а при увеличении их содержания более 271 снижается стабильность структуры, эрозионной и эксплуатационнойстойкости чугуна в отливках, ухудшаются технологические свойства.П р и м е р. Опытные плавки лигатур проводят в индукционных печах стиглями емкостью 150 кг с использованием ферросплавов, стального лома, 5карбонитридов ферробора, электролитицеской меди, нитридов ванадия, металлического церия СеМ, карбидов,титана. Снацала в индукционной печи расплавляют стальной лом, фосфор 20и медь, перегревая расплав до 1350 С,затем вводят карбонитриды ферробора, нитриды ванадия. После выдержкирасплава в течение 2-3 мин в неговводят алюминий, а перед выпуском 25в различные ковши - металлический церий, Разливку производят при 1340 ф+10 С в сухие литейные Формы для получения плоских плиток толщиной 1516 мм, 30Лигатуру в измельченном виде вво"дят в раздаточные ковши при температуре расплава 1440-1450 фС в чугун,содержащий, мас.ь: углерод 2,53;кремний 0,53 марганец 1;2; хРом З 50,30; никель 0,8; сера 0,02; фосфор0,06; кальций 0,0 и железо - остальное. Лигатуру вводят в количестве0,7 мас.Ф от количества расплава.В табл. 1 приведены химические 40составы лигатур опытных плавок.Испытание на ударную вязкость проводят на образцах размером 10 10 ф%55 мм с-образным надрезом. Эта ве"личина должна быть не менее 130 кДж/мз 45(1,3 кгс м/см),1Проверяют химический состав чугуна, остатоцное Содержание нитридов кремния и, соответственно, степень их усвоения определяют по методике количественного дифференцированного химического анализа сталей и сплавов, содержащих окислы и нитриды, Контроль качества модифицированного чугуна определяют проверкой микрострук-,туры на технологицеских пробах и заготовках для образцов, Стабильностьпроцесса модифицирования выраженавот общего объема исследованныхобразцов и проб и представляет количество образцов и проб, которые по характеристикам структуры соответствовали техническим условиям,В табл. 2 приведены механическиеи эксплуатационные свойства микролегированного чугуна, обработанного лигатурами известного и предложенногосоставов.Износостойкость определяют на образцах 1 О мм по методу испытание приударе через абразивную ленту в парес образцами из стали 45 Л после закалки ее с 840 С в воду и отпуска при200 С, а испытания на коррозионную усоталость - на цилиндрических образцахУШ на базе 1 О циклов при циклическомнагружении, Микротвердость определяют на микротвердомере ПМТ, Исследование прочностных свойств определяютна цилиндрических образцах ф 10 мм,Как видно из табл. 2, предложеннаялигатура обеспечивает более высокиеэксплуатационные и механические свойства чем известная. 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 повышения микротвердости эксплуатационных свойств чугуна, она дополнительно содержит церий, карбонитриды ферробора, нитриды ванадия и карбиды титана при следующем соотношении компонентов, мас.Ф:Медь 12-15 Алюминий 6-8Углерод 0,2-1,0 фосфор 5-10 Церий 6-11 Карбонитридыферробора 1 О" 15 Нитриды ванадия 22-27 Карбиды титана 7-12 Иелеэо Остальное1/0531 Таблица Содержание компонентов (железо остальное), мас.ь Лигатура Алюминий Церий УглеКарбиКарбонитриды ферробора Фосфор Нитриды ва- надия Медь ды титана род 7 0,2 6 11 06 9 12 1 О 11 6 0,1 5 13 1,1 12 т 0,3 10 12 15 9 16 6 7 8 5 7 9 5 22 8 25 10 27 12 21 3 28 7 12 2 13 15 4 10 16 6(изв.) 35Та бли ца 2 Образцы лигатур 1 1( Показатели 2 56(изв.) Временное сопротивление, МПа 875 920962 580 810 581Предел выносливости при изгибе,МПа 338 346Износостойкость,мм 0,048 0,041Микротвердость,МПа 5760 5995 5886 5235 5255 5015Повышение пределакоррозионной усталости, МПаЭксплуатационнаястойкость, ч 1530 1635 1618 1181 1442 1167 345 296 317 2850,043 0 е 068 0,055 0 ъ 075 130 168 165 110 116, 80 Составитель Б.СвяткинТехред Л,Олийнык Редактор ОСпесивых КорректорОбруцар Заказ 173 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государс 1 венного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035 е Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101