Лгатура

Союз Советских Социалистических РеспубликО П И С А Н И Е,1 ц 55,о 1ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 61) Дополнительное к авт. св 22) Заявлено 13,02.76 (21) 2323192/Ос присоединением заявкиКл,2 С 35/О Государственный поинт Совета Министров ССС па делам иэооретеннй и открытий23) Приоритет -43) Опубликовано 25.03,77.Бюллетень145) Дата опубликования описания 12.05.77сти ме ре мены на разрыв и изнии отбела.ставленная цель и о ни стигается вводом цирко- ношении в состав лигатуры м кобаль шем соо-4,55,00 ммний миии ьций Хро О Кре Алю Кал Же5 Углерод ф 0 Изобретение относится к металлургии, в частности к ферросплавному .производству.В настоящее время для модифицирования стали применяются различные модификаторы и лигатуры, вес,%:Известна лигатура, состоящая вес.%:Бор 2,0-20,0РЗМ 5,0-35,0Хром 5,0-20Кремний 6,0-40,0Алюминий 0,2-8,0Кальций 0,2-2,0Железо 1,0-12,0УглеродНикель остальное.Однако в данной лигатуре повышено содержание бора, РЗМ и хрома, что приводит к браку литья по отбелу. Высокое содержание бора приводит к образованию крупнодис персионных включений и сложной тройной эр тектики, содержащей бор, что приводит к уменьшению предела прочности на изгиб и стрелы прогиба. Повышенное содержание бора в комплексе с хромом при высокой концентрации РЗМ приводит к появлению свободноструктурного цементита в тонких сечениях отливок.Повышенное содержание алюминия в лигатуре приводит к появлению междендритнго графита в структурествие, к снижению физиксвойств металла,Целью изобретения ливок с изотропной с ошей повышение пред оКобальт О, 5-7,0Цирконий 0,01-10,0Ниобий 0,1-25,0Никель остальное.Медь вводится в состав лигатуры как 5графитизируюший и перлитообразуюший элемент, При содержании меди меньше 0,5%ее действие недостаточно: количество перлита в структуре не увеличивается, глубинаотбела не уменьшается. Верхний предел концентрации меди 45% обуславливается тем,что при превышении его в составе лигатуры,в структуре чугуна, она выделяется в видесамостоятельной фазы по границам графитных включений, что снижает физико-механические свойства чугуна.Кобальт является графитизирующим элементом в чугуне. При содержании его влигатуре до 0,5% модифицирующее действиекобальта незначительно. При повышении содержания в лигатуре до 7% кобальт уменьшает склонность чугуна к отбелу, способствует появлению более узкой переходной зоны с измельченной структурой, повышаетпрочность чугуна на растяжение. При содер-жании кобальта в лигатуре более 7% повышение свойств чугуна не наблюдается,Цирконий вводится для измельчения зерна, предотвращения отбела и повышения физико-механических свойств чугуна,30Модифицирующий эффект циркония достигается при концентрации его в сплаве нениже 0,01%, При увеличении содержанияциркония больше 10% он усиливает карбидообразуюшее действие хрома и бора. Это при- Зводит к отбелу и снижению физико-механических свойств чугуна.Ниобий в состав чугуна вводится дляповышения квазиизотропности структурыметалла. При содержании в лигатуре мень Оше 0,1% ниобия, его действие как модификатора получается незначительным. При содержании в лигатуре до 25% ниобия онспособствует измельчению первичной структуры чугуна и приводит к полученню в микро - 4структуре более мелких включений графита,что повышает физико-механические свойства металла, При повышении содержания ниобия больше 20% дальнейшее повышение свойств чугуна не наблюдается, Ниобий, к тому же, в сером чугуне уменьшает склонность к отбелу.Кальций в составе лигатуры необходим для обессеривания металла, алюминий для повышения точки плавления комплексного модификатора, повышения его модифицирую щего действия, а также стабилизации перлита.Влияние углерода и кремния на графитизацию чугуна в эвтектоидном интервале, а также на характер графита и величину эвтектического зерна заключается в том, что углерод и кремний способствуют графитизации в обоих температурных интервалах.Углерод укрупняет графит, препятствует его междендритному распределению и размельчает эвтектическое зерно.Никель является графитизирующим элементом в чугуне, и, легируя металлическую матрицу, улучшает физико-механические свойства металла. Наряду с медью, он также стабилизирует перлит.Концентрация железа обусловлена технологическими условиями выплавки лигатуры и технологичностью модифицирования чугуна и стали. Эффективность воздействия предлагаемой лигатуры на структуру и физико-механические свойства чугуна подтверждается следующим примером.Исходный чугун выплавляется в индукционной электропечи. Химический состав чугуна следующий: вес.%: углерод 3,17;кремний 1,93; марганец 0,63; сера 0,05; фосфор 0,02; температура модифицироваония - 1370-1410 С. Количество вводимой лигатуры во всех случаях составляет 0,25% от веса жидкого металла.Всего опробованы три состава лигатур и один состав известной лигатуры,Химический состав лигатур приведен в табл, 1.551401 6Таблица 1 Лигатуры В РЗМ Ср 6 А Са Ге С Си Со 2 и ЙЬ Й 1 Известная 15,33 3,12 12,45 37,74 7,32 1,74 11,02 0,21 ост Пред- лагаемые1 13,72 5,35 2,35 11,72 2,27 1,97 7,35 0,17 0,49 0,087 0,42 0,02 2 2,54 0,4 2,5 1 0,35 0,5 1,5 0,5 45,5 2,6 7,6 11,15 3 8,4 2 2,6 10 3,2 3 10 0,25 8,25 5,4 4 5 ступенчатых клиновых пробах с сечениемот 2 до 2,0 мм.20 Основные результаты испытаний образцов опытных плавок приведены в табл, 2. Для оценки физико-механических свойств чугуна заливают специальные образцы.Склонность чугуна к отбелу в тонких сечениях отливок определяется на специальных Таблица 2 Исходныйчугун 2,8 17,4 20,8 34,7 244 41,4 250 Известная 3,0 Предлагаемые 1-я лигатура 2-я лигатура3-я лигатура 44,0 228 49,5 212 52,1 217 22,1 25,3 26,5 3,1 2-3 3,2 3,2 45 ные металлы, хром, кремний, алюминий,кальций, железо, углерод, никель, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью получения в отливках изотропной структурь, она дополнительно содержит медь, кобальт, нио бий и цирконий при следующем соотношениикомпонентов, вес.%: 55 формула изобретения Лигатура для модифицирования сталии чугуна, соцержащая бор. редкоземельИз приведенных данных видно, чтосвойства исходного чугуна соответствовали примерно марке С 4 18-36.Модифицированный чугун с лигатурами описываемого состава обладает повышенными физико-механическими свойствами, которые превосходят аналитические свойства чугуна составом, соответствующим прототипу на 10-15%, с одновременным понижением склонности к отбелу в 2-3 раза. Бор РЗМ Хром Кремнийий Кальций Железо Углерод 2,0-8,001001-4,5001 1504,0-12,00,1-3,50,1-2,50,5-8,0О, 05-0,4551401 Редактор Р. Пурнам Заказ 92/16 Тираж 802 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 МедьКобальтцирконийНиобийНикель 0,5-45,00,5-7,00,01-10,0О, 1-25,0остальное,Источник информации, принятый во внимание при экспертизе:1. Авторское савидетельство СССР