Лигатура

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советсиик Соиииалнстичесиик Республик(22) Заявлено 15.04.7 1)2390794/22-0 рисоеаинением заявки-Гоораротввивый иокитвт6 оввта Миииотров 666 Рив олвк ииойрвтвиийи открытий(45) Дата опубликования описания 15,05,78(71) Заявител Институт проблем литья АН Украинской ССР) ЛИГАТУРА 16 Изобретение относится к литейномупроизводству и может быть использовано для получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом без отбела.Известна лигатура для проиэводст"ва качественных железоуглеродистых ,сплавов, содержащая, вес.Ъ:Магний 2-16Кальций 2-12РЗМ 0,1-12 10Алюминий 0,1-10Марганец 0,1-10Кремний 0,25-25Цирконий 0,5-10Бериллий 0,005"4 (11Медь ОстальноеНаличие относительно высокой концентрации магния ь данной лигатуре,. а также РЗМ и бериллия свидетельст- р вует о воэможности ее применения для производства высокопрочного чугуна, Однако относительно высокое содержание в ней кальция, карбидообразующих элементов, а также недостаточное ее 26 графитиэирующее действие из-Ыа отсуствия в составе сильных элементовграфитизаторов исключают воэможность получения высокопрочного чугуна без отбела.ЗО Высокая концентрация кальция приводит к заметному ошлаковыванию лигатуры тугоплавкими окислами при вводе в жидкой чугун и ухудшению усвоения компонентов модифицируемым распла" вом. Высокое содержание марганца,в комплексе с цирконием при низкой концентрации кремния (0,5-255) способствует кристаллизации чугуна по ме-.тастабильной системе и получению литья с отбелок, Наличие и .ди в лигатуре может привести к получению чугуна с перлитной металлической основой, однако известно, что при высокой ее концентрации она является демофицирующим элементом и приводит к лластинчатому графиту, снижающему Фиэикомеханические свойства металла. Алюминий в небольших количествах способствует графитизацйи, увеличивает количество графитнцх включений, но ухудшает их Форму и способствует появлению междендритного графита. В связи с этим, а также учитывая то, что алю. миннй ухудшает литейные свойства чугуна, содержание его в составе лигатуры должно быть ограничено более низкими пределами,Цель изобретения - повышение механических свойств высокопрочногочугуна и получение разиостенных отлиВок с иэОтропнайструктурОй без атбелаЭто достигается тем, что предложенная лигатура дополнительно содержит стронций, барий, тае тал при следующем соотношении компонентов. вес.Ъ."Магний5-10Кальций 0,5-1,5РЗИ 5-10Алюминий 01-5КремнийЦирконий 0,1-5Марганец0,1-5Медь 5-10Бериллий 5-10Стронций2-10Тантал 0,1-3Барий О, 1-2Железо ОстальегоеСтрОиций введен в состав лФгату- ф ры для повышения ее графитиэирующей способности, а также измельчения эвтектических зерен металлической . основы.Особенно эФФективно совместное 25 влияние стронцйя в комплексе с РЗМ, кальцием, барееем и другими эггементами Обладающими высОким химическим сродством к кислороду и сере. цля обеспечения модифицирующего действия 30 стронция Остаточное ега содержание В чугуне должно быть не ниже 005-0,1. Меньшее содержание этого элемента не обеспечивает образование дополнительных центров графитиэации и не Оказы вает заметного влияния на количество и размер эвтектических зерен В связи с тем, что укаэанееое осгаточнае содержание страееция в чугуне при меньшей концентрации его в лигатуре чем 2 не обеспечивается, данное количество принято в качестве нижнего предела. Содержание стронция выше верхнего предела (10). вследствие ограниченной его растворимости в чугуне приводит к микроликвации данного элемента по границам зерен и снижению механических свойств металла.Бериллий в лигатуре содержится в качестве элемента, обеспечивающего образование шаровидного графита.и од новременно повыша.лцего графитизацию ,чугуна. По сравнению с известным составом содержание бериллия в предлагаемой лигатуре увеличено до 5-10. Это обусловлено необходимостью снижения 55 концентрации магния, так как последний, кроме обеспечения шаровидной Формы графита, увеличивает отбели.ваемость чугуна. При концентрации :бериллия в лигатуре меньше 5 гггаровид-О ный графит стабильно. получается в .тонких сечениях отливок, при,этом в структуре метал.гической осееовы наблюдается цемент. При концентрации бериллия 5 чугун получается с шаровидиой формой графита и беэ отбела вавсех сечениях отливок. Увеличениеконцентрации беряллия до 10 несколько повышает физико-механические свой"ства чугуна, При большей его концентрации иэотропнасть структуры наруша"е".ся и чугун се гоегеег к транскристалли"эации, Это снижает его прочностные и,особенно, пластические свойства.Тантал введен в состав лигатурыдля обеспечения иэотропности чугуна.Это достигается тем, что тантал резкосокращает интервал кристаллизации металла при температуре выше эвтектической кристаллизации и снижает переохлаждение чугуна. Высокопрачегый чугун,легированный танталом, имеет структуру сорбитообразного с высокими прочностными и эксплуатационными свойствами,Заметное влияниа тантала на Физико-механические свойства чугуна наблюдается при его кондеентрации в чугунене ниже О,С -0,05 Ъ, Укаэанное количества достигается при содержании даи"ного элемента в лигатуре не ниже 0,1 Ъ.При концентрации данного элементавигге 3 в структуре появляются .интерметаллидные комплексные базы, которыеувеличивают твердость чугуна, хрупкость ег",о И ухудшают абрабатываемость.Барий в зависимости От его концентрации в чугуне и литературе можетпроявлять графитиэирующее или стабилизирующее действие. Как графитизирую;щий элемент барий действует тогда,когда его концентрация в лигатуре находится в пределах 0,1-2. При содержании данного элемента меньше 01 егодействие на структуру и свойства чугуна не проявляются. При концентрациибольше 2 он способствует увеличениюотбела в тонкостенных отливках,Кальций в лигатуре необходим для деульфурации чугуна. Содержание серы в исходном чугуне, как правило, находится в пределах 0,04 - 0,10. В модифицированном металле концентрация серы значительно ниже 0,01-0,03. Таким образом, количество связанной серы составляет 0,03-0,07. Исходя; из стехиометрического соотношения хи мической реакции образования сульфида кальция при такой концентрации серы в металле для полной десульфурации .достаточно 0,5 кальция в лигатуре,. поэтому данное количество этого элемента принято в качестве нижнего предела. Концентрация кальция больше 1,5 ухудшает технологические качества лигатуры (приводит к ошла- Кованию лигатуры), способствует ухудшению Формы графита, снижению фиэикомехаегических свойств чугуна и появлению Феррита в структуре металлической ОСНОВЫ,Таблица 1 Магний 8,050 Кальций, 1,13 7,76 5,41 0,97 11,20 7,4 Цирконий в данном составе лигатуры является дополнительным графитизи- РЗМ 7,17рующим элементом. При большей егоконцентрации, чем 5, в структуре 15 Алюминий 0,95чугуна появляются стабилизированныеФазы, рбусловливающие появление це- Кремний 17,55ментита, обогащенного карбидами циркония, Это приводит к повышению хруп- Цирконий 3,27кости и ухудшению обрабатываемостичугуна, Медь 9,8Медь содержится в лигатуре какперлитообразующий элемент, При наличии стронция, РЗМ, бериллия и танталаполностью перлитная структура чугунадостигается при концентрации меди не1 ниже 5, При концентрации меди болееТ10 она оказывает существенное влияние бе только на структуру металличес-, Барий 0,11.кой основы, но иу адсорбируясьна включениях графита, задерживает их 30 Марганец 144.рост, приводя к пластинчатой Форме,В связи с Этим 10 меди в лигатуре. Железоявляются верхним пределом.Кремний является графитизирующим 3элементом и в комплексе с железомслужит базовым для выплавки предлага-.емой лигатуры, Лигатура легконлавка,технологична нри выплавке и при моди"фичироиании чугуна. 4 нМарганец введен для ациичуг)на и стабилизации пеетал-.лической основе.П р и м.е р."Исходный чугун вып-:"лавляют в индукционной печи МГП.Исследованные:чугунЫ имеют вледующийхимический состав, вес.".углерод 3,4-3,7; кремний 1,7-2,0;марганец 0,3-0,6; хром 002-0 Обуникель-следы, сера 0,02-0,04, ФосФор 0,01-0,02, железо остальное.Выплавленный чугун разливают на пор.ции по 35 кг. Лигатурй вводили в.ковш колоколом. Количество вводимыхлигатур во всех случаях оставляет1,5 от веса жидкого металла.Температура металла при модифицировании составляет 1420-1440 фС. Дляисследования структуры и механических.свойств чугуна заливают клиновые и треФовидные пробы, а также цилиндрические образцы диаметром 3,5,10 и ,ЗО мм.В табл, 1 приведены химические составы предлагаемой ( 1-щ ) и известной.,15 15,71 4 5,32 39,91 .6,1 3,41 Стронций 207 7 антал 0,14 1,54 8 Остальное 2 нриввдены,результатыизино-механическихцированных чугунов.Таблица 2 В таблицеисследований свойств модиф десулъфурррта в и Предел прочности наразрыв, кг/ммф 66,345 Предел текучести, кг/мм 47,4Относительноеудлинение, 1,9 бТвердость по60 Вринелю, кг/мм) 200Ударная вяз"кость, кг м/см 3,0Фазовый составмикроструктуры 55 чугуна,91 П+9 ФСклонность чугуна к отбелу поклиновой про бе (глубинаотбела), мм 2 7 57,3 65,3 72 2,9 1,7, 203 211 3,3 2,4 3,197,3,2 88 П 93 П12 Ф +7 Ф 1 Ф 0 о, чторованныйва, обло РЭМ оказывает дополнительное модиФицирующее действие и введены в состав лигатуры для повышения Физико-механических свойств чугуна.Алюминий необходим в л гатуре для графитизации чугуна. В связи с тем, "то при повышенном содержании алюминия (более 7) Форма графита ухудшается, в качестве верхнего пре- дела его концентрации в лигатуре принято 5. Из полученных данных види высокопрочный чугун, модифици пигатурой предложенного состаб 10878 Формула изобретения Составитель Т ПлатицинаРедактор Г. Мозжечкова Техпеп Н. Андрейчук КорректорН.КовалеваЗаказ 3102/22 тираж 772 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобретений и открытий113035 Москва жРараская наб.д д. 45 Филиал ППП фПатентф, г. Ужгопод, ул. Проектная, 4 дает повышенными прочностными и пласческими свойствами. Лигатура, содержащая магний, кальций, редкоземельные металлы, алюминий, кремний, цирконий, марганец, медь, бериллий, о т л и ч а ю щ а я с я тем,10 что, с целью повышения механических свойств высокопрочного чугуна и получения разностенных отливок с изотропной структурой без отбела, она дополнительно содержит стронций, барий, тантал и железо при следующем соотношении компьнентов, вес.Ъ Магний 5-10Кальций 0,5-1,5Редкоземельныеметаллы 5-10Алюминий 0,1-6Кремний 15-35Цирконий 0,1-5Марганец 0,1"5Медь 5-10Бериллий 5 г 10Стронций 2-10Тантал 0,1-3Барий 0,.1-2Источники информацни, принЯтые вОвнимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССРР 511375, кл. С 22 С 35/00, 1974.