Способ получения магнитотвердых сплавов типа юндкт

ф,фф СОЮЗ СОВЕ 1 СКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГсС Г 22 Г 1/02 фйсцазнм к ", 4 ЧЕЕНц ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН ПАТЕНТУ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(56) Аятгрскге свилетельстяг СГСР(54) ГППСПБ ППЛУс 1 ЕНИЯ МЛГНИТПТВЕРДЫХСПЛАВГВ ТИПА ЮНД 1 Т(57) исппьзгванне: при произволствелитых Г 1(стянных магнитов со столбчатос 1 и мгНГкрист алличес ксЙ структурой Изобретение относится к металлургии и питейному производству иможет быть испгпьзгвано при произ" водстве литых постоянных магнитов со столбчатой и монокристаллицеской с труктуог 11Известен способ получения магнитотвердых сплавов типа 6 НЛКТ со столбцатой кристаллической структурой, суть которого состоит во вдедении в Сгстая С 1.лаВа ОДНОВРЕМЕННО СЕРЫ И УГлерг,дп Недос татками данного способаявляюся вьсокая загрязненность солаяп г,вами и чеме 1 аллиескими включ ниямиНаиболее близким к поерлагаемому гпособу по достигаемому эФФекту является способ получения магнитотвердых сппдвов, описанный, Способ заключается в том, что сера вводится в расплав в два приема: после расплавлсния железа, кобальта, никеля и меСущность. распппяляют основные ком" поненть, яв пят добавки серн н ряс" плдо, С серой вводят углерод, маргаНЕц, КРЕМний, цЕРИй И ИттРИй Г СЛЕ- дующих сое 1;ниях с серой и Груг с ДРУГОМ; Сепа - УГЛЕРОД - МГГГ НЕЦ кремний, сера - церий сер - церий марг 1 ец, сера - иттрий -. кремний и в копичес Гяе 0,3-107 по м ссот веса основных компГнентгя гуествляют здлиГсу расплава в Фр, и направленную кристаллизацию 1;Поводят со скоростью не более 5,0 мм,: н, 1 и 11 1 табл. ди и в кнце плавки вместе с алюминием и 1 и гом, Это позволяет снизиГь содержание кислорода в сплавеэа счет раскисляющего действия серыи эа счет Флотационного зйфекта, имеющего место при эатвердевании, Орнаксданный спГсгб все же не позволяет вдостаточной мере освободиться оттвердых неметаллических включений,что не позволяет использовать в составе шихты лигатуры и другие вторичные шихтовые материалы, стоимость.которых значительно ниже, чем у чистыхкомпонентов,Целью предполагаемого иэобр .тенияявляется уменьшение гаэосодержания инеметаппических включений и снижениесебестгимссти сплава,Ланная цель достигается эа счетвведения а состав сплава добавок, вызывающих монотектическое пГевращениев начньй период кристаллизации.Ця магнитно-твердых сплавов типаЮНДКТ такими добавками являются углерод, марганец, кремний, церий, иттрий, сера в различных сочетанияхдруг с другом,Общее количество добавок должносоставлять 0,3-1,0 от веса плавки.В результате протекания монотектицеского превращения образуется жид" 1 Окая составляющая (на чертеже это жидкость состава Ж ), не смешивающаяся с матрицной жиркостью, которая,ввиду своей малой плотности, всплывает и увлекает за собой имеющиеся врасплаве неметаллицеские включения,в тим числе те которые образовалисьпосле заливки расплава в форму. Кроме того, эта несмешивающаяся жидкость Ж, взаимодействуя с матрич- Оным расплавом, снижает в нем содержание растворимых примесей, такихкак кислород и азот, а также содер"жанне сильно ликвирующих элементовна границе кристалл-расплав. Это при"25одит к уменьшению концентрационногопереохлаждения, освобождению путейдиффузии элементов сплава к растущему кристаллу и, в конечном счете коблегчению образования столбчатой 30и монокристалпической структуры вотливке. Выбор нижнего предела со"держания вводимых элементов - добавок обусловлен тем, что при содержаньи вышеуказанных элементов в количестве менее 0,31; по массе монотектицеское превращение либо не возникает вообще, либо возникает приоконцании кристаллизации, В результате чегсь очистки расплава не происходит, При введении этих добавокв сплав в количестве более 1,01 помагсе существенно понижаются магнитные свойства сплава, Это происходитза счет снижения в твердом растворе 45основных элементов сплава (таких какТд, ИЬ), которые переходят в составнесмешивающейся жидкости Ж и транспортируются ей в верхнюю часть отливки,Граничное значение линейной ско"рости кристаллизации при направленномзатвердевании связано с тем, чтоесли эта скорость превышает 5 мм/мин,то несмешивающаяся с расплавом жид"кость Жне успевает всплывать и захватывается движущимся фронтом кристаллизации, В результате оцистнисплава не происходит. Применение данного способа получения магнитотвердых сплавов типа ЮНДКТдает возможность использовать при ихвыплавке вместо дорогих и дефицитныхчистых металлов знацительно более де"шевые и менее дефицитные лигатуры,При этом трудоемкость процесса выплавки сплавов не увеличивается.П р и м е р, для снижения себестоимости сплава ЮНЛКТ 5 БА, содержащего35,5 кобальта, 14,2 Ф никеля, 3,53меди, 1,0 ниобия, 7,2 Ф алюминия,5,1 титана, остальное железо в состав щихты вводили ферроникель ФНКПобужского никелевого завода, Составферроникеля - 16,63 никеля, 3,5 кобальта, 1,4 меди, остальное железо,Количество введенного ферРоникелябрали из расцета полной замены чистого железа, на железо в ферроникеле(общее колицество ферроникеля в щихтесоставляло 40),Выплавку данного сплава из щихтыуказанного состава проводили по двумвариантам: без добавок, вызывающихмонотектицеское превращение и рафинирующий эффект при направленном затвердевании сплава и в присутствиитаких добавок,Выплавку обоих вариантов сплавапроизводили в открытой индукционнойпечи ИСТс кислой футеровкой.Порядок загрузки элементов при выплавке сплава по первому вариантубыл слерующим: на дно тигля загружали железо, кобальт, никель, медь,ферроникель и включали нагрев, после их полного расплавления добавляли0,23 алюминия на раскисление, и 1/2часть серы в виде Ферросеры, затемниобий выдержка 1,0 мин, затем по"следовательно весь оставшийся алюминий и титан и оставшуюся цасть серы.По второму варианту порядок загрузкиосновных элементов оставался тем же,а элементы - добавки вводили либо вконце плавки, либо в два приема: сразу после расплавления кобальта, ни"келя, меди и ферроникеля и в конце плавки после введения титана.Температура расплава перед вьеус"ком в ковш во всех случаях равняласьо1680 С, Готовый расплав выпускали вграфитощамотовый ковш и заливали впредварительно нагретую до 1300 Сокерамическую форму, установленную намедный водоохлаждаемый холодильник,Линейную скорость кристаллизации при1822441 5 10 20 25 направленном эатвердевании отливокизменяли, путем использования формбез дна и с дном различной толщины, Измерение линейной скорости кристаллизации производили при помощитермопар, установленных по высоте затвердевающей отливки, После полногозатвердевания получали отливки размером 1540 х 100 мм и изготавливалииз них продольные металлографическиешлифы, на которых производили под"счет неметаллических включений и распределение их по высоте слитка, атакже после травления, замер длиныстолбчатых кристаллов, Параллельноиэ того же ковша заливали образцыдля газового анализа, Образцы дляизмерения магнитных свойств размером15 х 1530 мм вырезали из нижней части отливок,Подсчет неметаллических включенийпроизводили на металлографическоммикроскопе ММРР в 120 полях зренияпри увеличении в 500-900 раэ. Содержание газов в сплаве (кислорода иазота) определяли при помощи установок РОи ТИфирмы "Леко".Образцы для замера магнитных свойствподвергали стандартной термическойобработке; охлаждение с 1250 до 800 Сосо сксрос ью не менее 150 ф С/мин и выдержка в иэотермической ванне при800-795 Г в течение 1 О мин и магнитном поле напряженностью не менее280 кд/м, после чего следует отпускпри 640 С - 5 ч, затем при 560 С 20 ч. Замер магнитных свойств производили при помощи информационно"измерительной системы Ув замкнутой магнитной цепи,Результаты подсчета нвметаллических включений, а также содержания газов в сплавах, замера длиныстолбчатых кристаллов и магнитныхсвойств приведены в таблице,Из таблицы видно, что если количество дополнительно вводимых в сплав элементов меньше 0,33 по массе, то процесса очистки практически не происходит,6При введении дополнительных эле"ментов в количестве более 0,9 Ф помассе хоть и наблюдается существенный эффект рафинирования сплава, новместе с тем, значительно снижаются магнитные свойства, что свя"зано с обеднением твердого растворатитаном и ниобием, Таким образом,количество вводимых элементов должнонаходиться в пределах 0,3-0,91 помассе.Из таблицы также видно, что наилучшим образом сплавы РНДКТ очищаются тогда, когра значения линейнойскорости кристаллизации не превышают5 мм/мин, При увеличении линейнойскорости кристаллизации до 5 мм/минэффективность очистки сплава снижается. Бсли же линейная скорость кристаллизации превышает 5 мм/мин, тоудаления неметвллических включенийне происходит вообще, Поэтому линейная скорость кристаллизации должнабыть не более 5 мм/мин,формула иэобрете ния Способ получения магнитотвердых сплавов типа ЮНДКТ, включающий расплавление основных компонентов, введение добавок серы в расплав, заливку металла в форму и направленную . кристаллизацию, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью уменьшения гаэосодержания и неметаллических включений и снижения себестоимости сплава, с серой - в расплав вводят углерод, марганец, кремний, церий и иттрий в слерующих сочетаниях с серой и рруг с другом:сера - углерод - марганец - кремний,сера - церий,сера - церий - марганец,сера - иттрий " кремний,добавки серы с перечисленными элементами вводят в количестве 0,3- 1,0 по массе от массы основных компонентов, а направленную кристаллизацию осуществляют со скоростью неболее 5,0 мм/мин, 1822111в С 3 о ф л в цэ в сч о о сч сч сэ вьв в СЭ аф ОЭ л со в в ь Ю Ь Ю О в СЭ СЭ с:) со в С) СЭ в Э СЧ в Ю оС) сЧ в Ю С)о Ю в в о о о ов о о сЧ в Э С) с С Г 4 СЭ СЭ СЭ СЧ в сэ Ю а сэ Т ф О в о ь о о о о ф соЦ 1О ао ово а м .т в в о о о ао о ф в СЭ С) с С со в О Ю а С 3 Ю в о С) С)-Э в С) Ю а С) чэ ь С) СЭ чэ сэ сэ а с 10 в С) в сэ в сэ сэ СОсча оаО О чэ С 3 сэ в С) С) в сэчэео оо оС ь СО Ю о О Ю а С)л с сэ Э 10 С О сЭ СО сэ С) ) СО Се Сь О О СЭ а с л е О с О С) С СЭ в Ю СЭ а С О) С Ю с) в О ОС) с Ю ь в а 10 сэ св сэ а с сэ О сэсч сэ СЭ г О е СЭо сэ сэ сэ С) в в гц) ц) ю чэ СЛ сч СЛовоС)+С 3Я л 1 Л сЭсч в а о о + сЭ счвоо+")оо + о сэ сэ вВ са оо + оЮо +о у4сл о%1О 5 1се а 1ГЩЕФ 1 сэа 1 ш 1 О Ь О О О О О О О О О О вв с со ч всч в сч о а со д сч Г-С С О1 . Л Ч) В ф СО В СЧ О О Э О ОО В СО е 0в в о о о а о в в в о в е с вО О-- О О О В СО СЧ СО с С 0 ВМ -.е В ЧЭ ОЧэ В ЧЭеОм мО Оо о С Т - о о ао о м О Ю С с О сО О С Ю м С ОС О О О О Ое Ю О с о Ю С С О О О О О С С Ю1 1- О оое хоа о ах О 1 11 1 1 1 1 11 Ъ Ф1 Се Со эС Есо1 В ф1 Л Ф1 1 д,1 СГ1 Е Л1 Ф1 Се 163 г%сс ок оз ое а 1 СЕДЕ.гад Ф 11 1 1 1 1 11 е 1 Е 1Ф 11 1- 1С 1ООЧЕО 1 1 1 ф 1 1ъе 1 1 Е ФЛ 1Осс 1ттХ 1 1 1.1 Е 1 т 1в 1 1 1 1 е 1 1 1 й 1 1еОХ О съос ЕОгъСЕ сгеаее 1 С 1 О Э 11 1 1 1 1 ф 1 1о 1 1 С 1 1 1 Е1 11 1ье 1 1 С 1 С 11 Х е 1 е.е с 1 1 С Е 1 ас ф С 1 ац1 1 О 1 С 1 1 1. Ф 1 11822441 С оста ви тель Г, Каса т кинаТехрел М,Моргентал Корректор А.Мотыль Релактоо Заказ 2120 Тираж Поллисное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 1