Лигатура для ковшовой обработки ковкого чугуна

 

ЛИГАТУРА ДЛЯ КОВШОВОЙ ОБРАБОТКИ КОВКОГО ЧУГУНА, содержащая ванадий, марганец, кремний, азот, алюминий и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения стойкости ковкого чугуна многократным ударом, она дополнительно содержит барий и бор при следующем соотношении компонентов, мас.%; 15-35 Ванадий 0,15-5,0 Марганец 30-50 Кремний 0,01-0,5 Азот 0,1-3,0 Алюминий 0,1-5,0 Барий 0,5-3,0 Бор Железо Остальное

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 4 2 А

3(S1) С 22 С 35/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3512326/22-02 (22) 04. 10. 82 (46) 07.04.84. Бюл.113 (72) С.С. Арнаутова, Л.С. Арбатская

З.А. Черкес и Л.В. Перегудов .(71) Тульский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (53) 669. 15.018. 2(088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9301369, кл. С 22 С 35/00, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

9246861, кл. С 22 С 35/00, 1968. (54)(57) ЛИГАТУРА ЛЯ КОВШОВОЙ ОБРАБОТКИ КОВКОГО ЧУГУНА, содержащая ванадий, марганец, кремний, азот, алюминий и железо, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью повышения стойкости ковкого чугуна многократным ударом, она дополнительно содержит барий и бор при следующем соотношении компонентов, мас.7:

Ванадий 15-35

Марганец 0,15-5,0

Кремний 30-50

Азот 0,01-0,5

Алюминий О, 1-3,0

Барий О, 1-5,0

Бор 0,5-3,0

Железо Остальное

30

1 10843

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к изысканию составов лигатур для ковшовой обработки ковкого чугуна.

Известна лигатура (1), содержащая вес. :

Ванадий 6-25

Кремний 10-40

Марганец 5-15

Хром До 5 f0

Железо Остальное

Однако известная лигатура неприменима для легирования ковкого чугуна вследствие высокого содержания в них карбидообразующих элементов — марганца и хрома.

Наиболее близкой к изобретению является лигатура 12 ), содержащая вес.Х:

Ванадий 15-35

Марганец 7-20

Кремний 1, 5-2$

Хром До 5

Углерод 0,5-1,5

Азот 3-8 25

Алюминий До 3

Железо Остальное«

Однако и данная лигатура неприме нима для легирования ферритного ковкого чугуна из-за высокого содержания марганца, хрома и азота.

Повыпенное содержание хрома приводит к увеличению в структуре количества нераспавшихся эвтектических карбидов, что требует удлинения первой стадии отжига, цементит перлита

35 также графитизируется с большим трудом. Азот, растворяясь в железе, стабилизирует карбиды и обусловливает уменьшение скорости обеих стадий графитизации. Избыток марганца .

40 также стабилизирует первичный цементит и затрудняет графитизацию цементита перлита, в результате чего матрица отожженного чугуна имеет включения эвтектического цементита.

Стойкость к повторному удару определяется структурой металлической основы. Наличие нераспавшихся карбидов железа (эвтектического цементита) приводит к низким значениям

50 ударно-усталостной прочности при многократно повторяющихся нагрузках.

Цель изобретения — повьппение стойкости ковкого чугуна многократ55 ным ударом.

Поставленная цель достигается тем, что лигатура для ковшовои обработки ковкого чугуна, содержа29 2 щая ванадий, марганец кремний, азот, алюминий и железо, дополнительно содержит барий и бор при следующем соотношении компонентов, вес,X:

Ванадий 15-35

Марганец 0,15-5,0

Кремний 30-50

Азот 0,01-0,5

Алюминий 0,1-3,0

Барий О, 1-5,0

Бор 0,5-3,0

Железо Остальное

Лигатуру изготавливают методом сплавления в тигле с кислой футеровкой индукционной .электропечи ЛПЗ-67В.

Требуемый химический состав обеспечивают сплавлением феррованадия, азотированного ферромарганца, сили- . кобария, ферробора, силумина и ферросилиция. Угар элементов при сплавлении компонентов составляет,X: ванадий, 30; марганец 10; барий 10; бор

0,0; азот 0,0; кремний 10;алюминий

20. Соответственно усвоение элементов составляет,X: ванадий 70; марганец 90; барий 90; бор 100; азот 100; кремний 90; алюминий 80.

Температура плавления лигатуры

1250 С.

Выбор количественного соотношения компонентов в предлагаемой лигатуре объясняется тем, что при содержа. нии в лигатуре ванадия менее 15 будет низкая сопротивляемость чугуна разрушению многократным ударам, при содержании более 35Х резко увеличивается температура плавления лигатуры. Марганец - азотированный марганец введен .из технологических соображений, как носитель азота, !

При содержании бария менее 0,1Х ухудшается графитизация чугуна при отжиге, при содержании более 5Х ухудшается растворимость лигатуры в чугуне из-за образования на поверхности ее кусков тугоплавких продуктов реакций бария с кислородом, серой и углеродом чугуна.

При содержании бора менее 0,5Х не обеспечивается ускорение графитизации чугуна при отжиге, при содержании более ЗХ тормозится графитизация при отжиге.

При содержании азота менее 0 01Х он не оказывает эффекта, при содержании более 0,5Х вЂ” тормозит вторую стадию графитизацин чугуна при отжнге. Оптимальное графитизирующее

3 1084329 действие азот оказывает в сочетании с бором за счет образования субмикроскопических включений нитрнда бора, изоморфных графиту и выполняющих роль центров графитизации при отжиге.

Таблица 1

СосХимический состав, вес.Ж тав

Ч Nn Ва В N Si Al Cr С Fe

1 15 015 01 05 001 30 01

П 25 2,5 2,5 1,7 0 25 40 1 5

Остальное

То же ф 35 5 5 3 0,5 50 3,0

0,5

1У 15 7 — — 3

1,5 0,0 0,0

У 25 14 — — 55 13 15 25

tt

1,5

У1 35 20 — — 8

25 3 5

Состав

Микроструктура

Перлит,X феррит,X

Количество гнезд углерода отжига на 1 мм

85

80-90

80-85

80-85

80

lll

Нелеги20

80 рованный

100

90-130

При содержании кремния менее 30 и более 50Х увеличивается темперагура плавления лигатуры и ухудшается lp ее усвоение чугуном.

Лигатурами данных составов легируют в ковше чугун следующего состава, вес.Ж: С 2,78, Sj 1,14 Мп 0 51, Ь О, 15; Р 0,14; Cr 0,09; Fe остальное.

Лигатуру вводят в количестве 1-1 5Х от веса жидкого металла в ковше З5 (80 кг) с таким расчетом, чтобы концентрация ванадия в чугуне не превышала 0,5 свыше он начинает образовывать собственные карбиды. Чугун выплавляют дуплекс- процессом: 10-тон-40 ная водоохлаждаемая вагранка — 10тонная дуговая кислая электропечь.

Разливку чугуна производят в сырые

При содержании алюминия 0,1Х в лигатуре ухудшается графитиэация чугуна при отжиге, при содержании более ЗЖ ухудшается сопротивление разрушению многократным ударом эа счет образования в чугуне пленки окиси алюминия.

Для испытаний готовят три состава предлагаемой и три состава известной лигатуры, химический состав которых приведен в табл. 1. формы из формовочной смеси. Из чугу на отливают пластины размером 130х хбОх15, иэ которых изготавливают образцы 55x10xiO (без надреза) для испытаний на повторный удар.

Отжиг производят по двухстадийному

36-часовому режиму. После отжига исследуют микроструктуру чугуна, а также ударно-усталостную прочность. Параллельно испытывают аналогичные свойства нелегированного чугуна и чугуна легированного известной лигатурой. Результаты испытаний приведены в табл.2 и 3.

Таблица 2

1084329

Таблица 3

Состав

Количество ударов до разрушения при А=0,784 Дж

Состав

37000

8000

1У

10500

38600

10200

У1

Составитель Н. Шепитько

Редактор М. Келемеш Техред Т. Дубинчак Корректор О. Тигор

Заказ 1929/20 Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4

Количество ударов до разрушения при А=0,784 Дж

Результаты испытаний свидетельст. вуют о том, что предлагаемая лигатура позволяет получать ферритный ковкий чугун беэ остаточного цементы- 1 та в структуре. Ударно-усталостная прочность этого чугуна в 3-4 раза выше ударно-усталостной прочности легированного известной лигатуры.

Это приводит к высокому показателю экономии металла.

Таким образом, предлагаемая лигатура может быть рекомендована для легирования ковкого чугуна, из которого изготавливают целый ряд деталей автомобильного, сельскохозяйственного и текстильного машиностроения, работающих в условиях многократных ударов.

Экономия от использования пальцев режущего аппарата к зерноуборочному комбайну из Ферритного ковкого чугуна и легированного ковкого чугуна на один комбайн составляет 129 руб.