Сплав для легирования и модифицирования чугуна

 

Изобретение относится к металлургии , в частности к комплексным составам сплавов для легирования и модифицирования чугуна в процессе непрерывного литья заготовок. Цель изобретения - повышение физико-механических свойств чугуна. Предложенный сплав содержит, мас.%: бор 1,8- Зу5; алюминий 25-30; кальций 6,0- 12,5; азот 0,13-0,85; ванадий 1,5- 6,5; сурьма 0,1-0,35; железо - остальиое. Использование предложенного сплава позволяет повысить прочиость чугуна, снизить коэффициент трения без смазки, уменьшить глубину отбела. 2 табл. i СО С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (!!! .

«« ««!

5д 4 С 22 С 35/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3898353/22-02 (22) 21.05.85 (46) 23.01.87..Бюл. !!« 3 (71) Производственное объединение

"Гомсельмаш" (72) Ю.И.Пресман, !!.И.Афанасьев, И.А.Калиниченко и Т.Ю.Максимова (53) 669.15-196(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР !!« 956591, кл. С 22 С 35/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Ê« 551400, кл. С 22 С 35/00, !977. (54) СПЛАВ ДЛЯ ЛЕГИРОВАН!И И ИОДИФИЦИРОВА!1ИЯ ЧУГУНА (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к комплексным составам сплавов для легнрования и модифнцирования чугуна в процессе непрерывного литья заготовок. Цель изобретения — повышение физико-механических свойств чугуна. Предложенный сплав содержит, мас.Ж: бор 1,83,5; алюминий 25-30; кальций 6,012,5; азот 0,13-0,85; ванадий 1,56,5; сурьма 0,1-0,35; железо — остальное. Использование предложенпого сплава позволяет повысить прочность чугуна, снизить коэффициент трения без смазки, уменьшить глубину отбела. 2 табл.! 285043

20

Таблица 1

Химический состав сплава, мас.7.

AE.

Г!

Са

Известного

28,1

9,5 60

1,9

Предлагаемого

0,1 4,5 75,47

0,24 4

55,87

0,35 6,5 46,3

12,5

Изобретение относится к металлурпии, н частности к изысканию комплексных составон сплавов для легирования и модифициронанию чугуна в r процессе непрерывного литья заготонок.

Цель изобретения — понышение физико-механических свойств, износо- . стойкости и снижения отбела чугуна.

Пример. Сплав для легирования и модифицирования чугуна получают алюмотермическим восстановлением шихты, содержащей окислы бора и ванадия, нитрид бора, гидрид кальция, порошок сурьмы $ЪО, порошок железа. и железную окалину, в обычном металлургическом оборудовании в футероночных ковшах и термических пео чах при 1100-1200 С.

Сухие измельченные компоненты шихты дозируют н следующих количествах, г/кг лигатуры:

Борный ангидpид 8

Скись ванадия 173

25 1,8 0,13

9,25 27,5 2,65 0,49

30 3,5 0,85

Соотношение элементов н предлагаемом сплаве для легирования и модифицирования чугуна подобрано:таким 50 образом, что обеспечивается высокая раскислительная, легирующая и модифицирующая способность сплава при обработке им чугуна.

Введение в состав сплава алюми- 55 ния позволяет изменить термодинамическую активность углерода, способствуя тем самым процессу графитизации и сферритиэации чугуна.

Гидрид кальция 45

Нитрид бора 4

Сурьмы 0,5

Порошок алюминия 750

Порошок железа 880

Железная окалина 140

Материалы шихты перемешивают в смесителе до получения однородной массы. Подготовленную шихту помешают в тигель, опускают в шахтную цементационную печь типа Ц105 нагретую до

1100 С, через 30 мин после прргрео ва начинает протекать реакция металлотермического восстановления, кото-, рая протекает 1,5-2 мин. Тигель извлекается из печи, снимается с поверхности шлак и сплав разливается в керамические формы, получаемые слитки металлорежущим оборудованием легко разрезаются на любые фракции.

Количество вводимой лигатуры составляет 11 от веса металла.

В табл.1 приведен химический cîстав исследованных сплавов.

Графитизирующее действие алюминия при плавке чугуна связано с образованием дисперсных частиц карбида алюминия, которые являются центрами кристаллизации графита. Использование в качестве графитизатора алюминия позволяет уменьшить содержание кремния в чугуне с 2,8Х до 2,07.

В свою очередь уменьшение содержания кремния в чугуне благоприятно сказывается на форму графитовых включений — количество междендритно3 1285043 4

Табли;а 2

Физико-механические свойства сплава

d>, MIIa S, Коэффици- Относиент тре- тельная ния без 1износосмазки стойкость

НВ

Г.пубина отб ела заготовки мм

Известного

0,43

390 4,8

1,5.1 63 го точечного графита резко уменьша= ется. Такой характер изменения формы графита в дальнейшем способствует распаду аустенита до перлита.

Данный эффект начинает проявляться 5 при концентрации алюминия в сплаве не ниже 25 .. Превышение содержания алюминия выше 30/ приводит к образованию в чугуне окисных пленок и ухудшению свойств чугуна. 10

Введение в состав сплава бора, являющегося карбидо- и нитридостабилизатором, позволяет повысить эксплуатационные свойства чугунных отливок..

При введении бора менее 1,8% влия- 15 ние на повышение износостойкости практически не ошущается. При увеличении содержания бора более 3,5, в структуре наблюдается повышенное содержание цементита, что отрицательно 20 сказывается на физико-механических свойствах выппавляемого чугуна.

Кальцйй понижает термодинамнчес.кую активность углерода и угеличпвает его растворимость в железе, явля-25 ясь при этом сильнейшим раскислителем и десульфуратором, способствует зарождению графитной фазы прн пер-. вичной кристаллизации чугуна. Оптимальное содержание кальция в сплаве должно быть в пределах 6-12,5 .

При содержании в сплаве кальция менее б в структуре чугуна наблюдается повышенное содержание неметаллических включений в виде "чер- 35 ных пятен".

При содержании кальция в чугуне более 12,5 резко снижается концентрация углерода, что отрицательно сказывается на прочностных характеристиках чугуна.

Ванадий имеет большое сродство к азоту и углероду, образуя высокоустойчивый нитрид 711 и карбид С, которые не входят в решетку цемептита и, следовательно, не участвуют в формировании цементита мдебурита.

Введение ванадия в состав сплава оказывает эффективное влияние на по вышение про н1ости и пэносостойкости чугуна благодаря микролегированню и дисперсионному упрочнению металла нитридами и карбонитридами ванадия.

Сурьма, являясь элементом-демодификатором, позволяет получать перлитную структуру прн модифицировании исходного чугуна и является тормозом

11 стадии графитизации.

Основой. сплава для легирования и модифицированпя чугуна является железо, которое способствует улучшению технологии его выплавки, а также равномерному распределешпо всех компонентов в обрабатываемом .чугуне. Пределы по введению ванадия, сурьмы и железа зависят от содержания основных компонентов сплава и установлены экспериментально.

Чувствительность чугуна к отбелу оценивалась по максимальной толщине отбеленного слоя технологической клиповой пробы, заформованной в сырую песчапно †глинист форму.

Для исследования износостойкости из заготовки вырезаются темплеты.

Испытания на износостойкость проводили при нагрузке 15 кг и скоуостн вращения твердосплавного диска

500 об/мин.

Физико-механические свойства сплава приведены в табл.2.

1285043

Продолжение табл.2

Физико-механические свойства сплава

S 7.

Относительная

Глубина Коэффициотбела ент треэаготовки ния беэ мм смазки

НВ

G Mna иэносо» стойкость

Предлагаемого

193 0,2

197 0,1

0,19

1,87

О,!7

1,93

202

0,18

1,76

Иэ результатов испытания можно сделать следующие выводы. введение в состав сплава азота, ванадия и сурьмы, а также снижение содержания в сплаве алюминия значительно повышает физико-механические и служебные свойства сплава.

Формула изобретения

Сплав для легирования и модифицирования чугуна, содержаший бор, алюминий, качений и жепеэо, о т л и ч аСоставитель Н.Иепитько

Техред Н. Глущенко; Корректор С.1цекмар

Редактор В.Данко .

Заказ 7604/29 Тираж 604 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4

520 8,6

560 10,2

630 8,7 ю шийся тем, что, с целью повышения физико-механических свойств, износостойкости и снижения отбела чугуна, он дополнительно содержит

25 азот, ванадий и сурьму при следующем соотношении, мас.Х:

Бор 1,8-3,5

Алюминий 25-30

Кальций 6,0-12,5

Азот 0,13-0,85

Ванадий 1,5-6 5

Сурьма 0,1-0,35

Железо Остальное