Лигатура для чугуна

СОЮЗ СО 8 ЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 172317 51)5 С 22 С 35/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) ЛИГАТУРА ДЛЯ ЧУГУНА(57) Изобретение относится к лигатурам для обработки чугуна с повышенной фрикционной теплостойкостью. С целью повышения механических и эксплуатационных свойств чугуна лигатура содержит, мас,0/: медь 6 - 11; алюминий 7 - 10; марганец 15 - 19; молибден 6 - 10; церий 8 - 12;лантан 3 - 7; висмут 1 - 5; азот 2-5; титан 0,2 - ,1; бор 1,2 - 3,5 и железо остальное. Фрикционная теплостойкость чугуна составляет 371-384 цикла, эксплуатационная стойкость - 1760-1980 ч, 2 табл. ГомДудороНаиболется лигатуртава, мас.0 Медь Алюмин Марган 12 - 207 - 12 мас,У: ец . 12 70Фосфор 10 - 16 аМолибден 6-10Церий 8 - 12Азот 2 - 56 дЖелезо ОстальноеФрикционная теплостойкость микролегированного этой лигатурой чугуна составляет 184 - 198 циклов; относительная Уизносостойкость - 2,05 - 2,3; предел прочности при изгибе - 710-830 МПа и пределвыносливости при изгибе - 270-310 МПа.Недостаток известной лигатуры - низкие механические и эксплуатационныесвойства,Цель изобретения - повышение механических и эксплуатационных свойств микролегированного чугуна.Поставленная цель достигается тем, чтолигатура, содержащая медь, алюминий,тура, соде звестна л люминий арганец МХромРедкоземельныеметаллы.ЖелезоИзвестная лигатуращественного повышениярикционной теплостой ьноевает суйкости и Известнаического сКремнийРедкоземметаллыЖелезоВысокоевердость и эуна. также лигату остава, мас.% хим 15-70Остальноеемния снижаетые свойства чуодержание сплуатацио ГОСУДАРСТ 8 ЕННЪЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССМ 601320, кл. С 22 С 35/00, 1978.Авторское свидетельство СССМ 1507844, кл. С 22 С 35/00, 1989 Изобретение относится к металлургии, в частности к комплексным лигатурам для обработки чугуна с повышенной фрикционной теплостойкостью. ржащая30-70.10 - 3010 - 252 - 35Осталбеспечиосостои,ра след лизкой к предлагаемой явлследующего химического с10 20 марганец, молибден, церий, азот и железо, дополнительно содержит лантан, бор, висмут и титан при следующем соотношении компонентов. мас,%;Медь 6-11Алюминий 7-10Марганец 15 - 19 Молибден 6 - 10Церий 8 - 12Лантан 3 - 7Висмут 1 - 5Азот 2,6 - 5,0 Титан 0,2-1Бор 1,2 - 3,5 Железо Остальное Существенными отличиями предлагаемого технического решения являются введение лантана, висмута, бора и титана, что значительно повышает механические и эксплуатационные свойства износостойкого чугуна,Лантан оказывает рафинирующее влияние и модифицирует структуру чугуна, понижает термодинамическую активность углерода, степень сфероидизации графита и неметаллических включений и твердость чугуна, что повышает механические и эксплуатационные свойства. При концентрации лэнтана до 3 мас.% его модифицирующий эффект и эксплуатационные свойства чугуна низкие, а при увеличении его содержания более 7 мас,% усиливается угар и пироэффект при обработке чугуна, снижается стабильность структурь, механических и эксплуатационных свойств.Титан введен как микролегирующий и графитизирующий компонент, способствующий повышению фрикционной теплостойкости, пластических и технологических свойств чугуна, При его концентрации более 1,0 мас.% возрастает количество неметаллических включений по границам зерен, снижается компактность графита и технологические и эксплуатационные свойства. При его концентрации до 9,2 мас;% недостаточны термическая стойкость, сопротивляемость фрикционному износу, удароустойчивость и фрикционная теплостойкость,Висмут введен в предлагаемую лигатуру в количестве 1 - 5 мас.% как эффективная модифицирующая и отбеливающая добавка для чугуна, повышающая однородность структуры, стабильность механических свойств и устраняющая образование междендритного графита, способствующая увеличению изолированности и компактности других составляющих структуры и повышению механических характеристик чугуна в отливках, При концентрации висмута до 1 мас.% модифицирующий эффект проявляется слабо, механические и эксплуатационные свойства чугуна в отливках находятся на низком уровне, а при увеличении концентрации висмута более 5 мас.% снижается стабильность модифицирующего эффекта, увеличивается количество неметаллических включений и снижается пластичность и механические свойства чугуна, долговечность литых деталей и их износостойкость. Бор в количестве 1-3,5 мас.% существенно измельчает структурные составляющие, снижает азовую пористость и повышает равномерность модифицирования, очищает границы зерен, повышает усвояемость лигатуры расплавленным металлом и продолжительность сохранения модифицирующего эффекта лигатуры, что обеспечивает повышение предела выносливости, прочности и вязкости чугуна в отливках, При концентрации бора до 1,0 мас,% измельчение структуры и повышение механических свойств недостаточное, а при увеличении концентрации бора более 3,5 мас,% повышается угар металла и снижаются однородность структуры, механические и эксплуатационные свойства чугуна в отливках.Церий упрочняет и модифицирует структуру чугуна, повышает степень сфероидизации графита и неметаллических включений и твердость чугуна, что повышает механические и эксплуатационные свойства, При концентрации церия до 8 мас,% его модифицирующий эффект и эксплуатационные свойства чугуна низкие, а при увеличении его содержания более 12 мас.% усиливается пироэффект при обработке чугуна, снижается стабильность структуры, механических и эксплуатационных свойств,Молибден в составе лигатуры обеспечи вает повышение прочности, твердости, теплостойкости и износостойкости чугуна, Его влияние начинает сказываться с концентрации 6 мас.%, а при увеличении концентрации более 10 мас,% увеличивается содержание в структуре карбидов, ухудшается усвояемость лигатуры чугуном, снижаются пластические свойства и предел выносливости при изгибе,Марганец оказывает аусталитизирующее влияние, повышает прочностные и эксплуатационные свойства, его содержание повышено до 15 - 19 мас.%. Прочностные и эксплуатационные свойства при содержании его до 15 мас.% недостаточны. Увеличение содержания марганца более 19 мас,% снижает пластические свойства, предел выносливости при изгибе и фрикционные свойства,Содержание меди в лигатуре снижено в соответствии с опытом и содержанием их в лигатурах, используемых для модифицирования чугуна с повышенными эксплуатационными свойствамл, Эффективное содержание меди в лигатуре составляет 6 - 11 мас,%. Такая концентрация графитизирующих компонентов при исключении содержания Фосфораповышает равномерность и стабильность модифицирования чугуна, способствует повышению механических свойств. При содержании фосфора снижаются пластические свойства. Увеличение концентрации меди более 11 мас.% увеличивает ликвацию и снижает эксплуатационные свойства.Наличие в лигатуре 7 - 10 мас.70 алюминия способствует повышению стабильности модифицирования и механических свойств. При увеличении концентрации алюминия более 10,0 мас.повышается угар лигатуры, снижается однородность структуры, а при концентрации до 7 мас.0 - стабильность модифицирования низкая, снижаются эксплуатационные свойства, предел выносливости при изгибе и фрикционная теплостойкость.Лигатуры получают в открытых индукционных печах сплаелением сплава АМТ(ТУ 48-4-365-76) с металлическим марганцем (ГОСТ 6008-82), медью М 1, ферробором ФБ 13 и другими металлами и ферросплава,ми. Сначала сплавляют металлический марганец с ферробором Ф Б 13 (ТУ 15-4-14-72) и алюминиймолибдентитановым сплавом при 1530-1570 С. Затем расправ продувают в течение 2 - 5 мин азотом и вводят медь М 1 и модифицирующую смесь из церия ЦеМ(ГУ 48-4-216-72), лантана Ж ЛаМ(ТУ 48-4- 218-72) и висмута Ви 2 (ГОСТ 10924-84). Разливку производят в плоские металлические изложницы и измельчают перед употреблением до фракции 0,1 - 5 мм.В табл, 1 приведены составы лигатур опытных плавок,В табл. 2 приведены механические и эксплуатационные свойства износостойких чугунов. Лигатуры используют при выплавке износостойкого белого чугуна, содержащего,мас,%: углерод 2,35; кремний 0,5; марганец0,8; фосфор 0,06; хром 3,5; никель 0,8; сера 5 0,03; кальций 0,02; азот 0,03 и железо остальное. Лигатуру присаживают при 1450 - .1470 С в количестве 0,7 от массырасплава.Фри кционную теплостойкость определя ют на установке испытания материалов натрение УМТна кольцевых образцах в соответствии с методикой по ГОСТ 23,210-80,Как видно из табл. 2, предлагаемая лигатура обеспечивает более высокие характе ристики фрикционной теплостойкости,износостойкости и предела выносливостипри изгибе по сравнению с известной.Использование предлагаемой лигатурыдля модифицирования износостойкого чугу на обеспечивает более высокое посравнению с известной повышение механических и эксплуатационных свойств.Экономический эффект от использования предлагаемой лигатуры для микролеги рования чугуна составляет 64 тыс. руб. в год.Формула изобретенияЛигатура для чугуна, содержащая медь, 30 алюминий, марганец, молибден, церий, азоти железо, от л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения механических и эксплуатационных свойств чугуна, она дополнительно содержит пантан, бор, висмут и 35 титан при следующем соотношении компонентов, мас. 0 :МедьАлюминийМарганец40 МолибденЦерийЛантанВисмутАзот45 ТитанБорЖелезо1723175 Таблица 1 Лига"тура Алвми- ларга" 1 Иолиб" Церийний нецден велезо Висмут Азот Титан Бор 10 1 О 1212 5 бб 12 13 17 19 20 14 0,2 о,5 1,0 0,1 10 13 8, 9 35 тП р и и е ч а н и е. В лигатуре состава б дополнительно сойеркится 1 О мас.2 фосфора Таблица 2 Составитель Л.Карасева дактор М.Петрова Техред М,Моргентал Корректор О.ЦиплеПодписноеетениям и открь 1 тиям при ГКНТ СССРшская наб., 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 1 6 2 В 3 11 4 5 5 15 6 (извест" ный) 13 . каз 1045 ТиражВНИИПИ Государственного комитета по и113035, Москва, Ж,1 2,6 3 32 5 5,0 0,5 1,5 6,1 5,2 12 2,3 3,5 О 9 3.В Остальное