Лигатура

 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к лигатурам для чугуна и стали, и может быть использовано при изготовлении отливок из высокопрочного чугуна с вермикулярным графитом. Лигатура содержит , мае.%: кремний 10,0-25,0; магний 4,0-6,0; барий 1,5-4,0; титан 7,0-10,0; углерод 1,5-4,0; церий 0,1- 0,25; марганец 25,0-45,0; стронций 1,0-2,5; азот 0,08-0,2; железо - остальное . Дополнительный ввод в состав лигатуры магния в сочетании с предложенным соотношением остальных компонентов позволяет получить высокопрочный чугун с вермикулярным графитом с высокими механическими свойствами , расход предложенной лигатуры в сравнении с известной для модифицирования чугуна на 30-50% ниже. 3 табл. с сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СООИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (5!) 4 С 22 С 35/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4134473/23-02 (22) 08.10.86 (46) 30.10.88. Бюл. 9 40 (71) Научно-исследовательский институт технологии машиностроения (72) А.А.Луданов, В.М.Михайловский, Ю,Л.Перевозкин и В.А.Полинец (53) 669.15-198(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 998560, кл. С 22 С 35/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР

У 1131917, кл. С 22 С 35/00, 1985. (54) ЛИГАТУРА (57) Изобретение относится к литейному производству, в частности к лигатурам для чугуна и стали, и может быть использовано при изготовлении

„„SU„„434000 А 1 отливок из высокопрочного чугуна с вермикулярным графитом. Лигатура содержит, мас.X: кремний 10,0-25,0; магний 4,0-6,0; барий 1,5-4,0; титан

7,0-10,0; углерод 1,5-4,0; церий 0,10,25; марганец 25,0"45,0; стронций

l,0-2,5; азот 0,08-0,2; железо — остальное. Дополнительный ввод в состав лигатуры магния в сочетании с предложенным соотношением остальных компонентов позволяет получить высокопрочный чугун с вермикулярным графитом с высокими механическими свойствами, расход предложенной лигатуры в сравнении с известной для модифицирования чугуна на 30-50% ниже.

3 табл, 1434000

И зобретение относится к литейному производству, в частности к лигатурам для чугуна и стали, и может быть использовано при изготовлении отливок из высокопрочного чугуна, Целью изобретения является снижение расхода лигатуры и поньш екие предела прочности чугуна.

Сущность изобретения состоит в том, что .лигатура, содержащая кремй, барий, титан, углерод, РЗМ, маранец, стронций, азот и железо, дополнительно содержит магний при следующем соотношении компонентов,мас.7.: 15

Кремний 10,0-25,0

Барий 1,5-4,0

Титан 7,0-10,0

Углерод 1„5"4,0

Церий 0 1""О 25 20

Марганец 25,0-45,0

Стронций 1,0-2,5

Азот 0,08-0,2

Магний 4,0-6,0

Железо Остальное 25

Магний является сфероидиэатором графита и одновременно рафинирует расплав от вредных примесей: серы, кислорода. При содержании магния ниже 4Х стабильная вермикулярная форма 30 графита не достигается, а при содерании более 6Х в структуре чугуна преобладает шаровидная форма графита.

Введение марганца в количествах менее 25Х в состав лигатуры не поз- З5 воляет повысить плотность лигатуры и степень усвоения компонентов, а введение марганца в количестве более

i45X резко увеличивает твердость чу, гуна, что требует проведения терми- 40 ческой обработки. Введение стронция в лигатуру в количестве менее 1,0Х ие обеспечивает необходимого предела прочности чугуна с вермикулярным граитом, а при содержании его более 45, 2,5Х наблюдается повышенный отбел, что приводит к высокой твердости отливок, Содержание азота в составе ли" гатуры 0,08-0,27 является оптимальным, При более низком содержании сни"50 жается предел прочности чугуна вследствие уменьшения нитридов титана, а при более высоком содержании азота .увеличивается твердость чугуьа и сни,жаются его пластические свойства, 1

При содержании кремния в лигатуре менее 10% появляется опасность обра-. зования цементита в структуре чугуна, что приводит к отбелу отливок, при содержании более 25Х снижается удельный вес лигатуры, а следовательно, ухудшается степень ее усвоения.

Церий (при оптимальном содержании

0,1-0,25%) способствует стабилизации нермикуляркой формы графита н чугуне °

При снижении содержания церия в лигатуре менее 0,1Х появляется склонкость к образованию пластинчатого графита, а при содержании более

0,257. — шаровидной формы графита, Содержание бария в лигатуре I 5—

4,0% обеспечивает получение отливок без отбела и является оптимальным с точки зрения получения чугуна с вермикулярным графитом, Титан - десфероидизатор графита— введеч в состав лигатуры для придания вермикулярной формы графитовым нключениям, При содержании титана менее 7% ухудшаются условия получения нермикулярной формы графита, а содержание титана в лигатуре более

l0X не приводит к дальнейшему улучшению условий формирования графитовых включений.

Углерод н составе лигатуры способствует увеличению центров кристаллизации графитовой фазы, что благоприятно сказывается на распределении и размерах графитовых включений в металлической матрице, а также на снижении температуры плавления лигатуры, Содержание углерода в лигатеру менее 1 5% оказывает слабое влияние на зарождение центров кристаллизации графита, а при содержании более 4Х ухудшается степень усвоения углерода в лигатуре, резко увеличивается количество графитовых включений, что отрицательно сказывается на прочностйьж свойствах чугуна, Для проведения испытаний предлагаемого состава лигатуры на дно тигля индукционной печи ИСТ-0,06 засыпали ингредиенты лигатуры: молотый бой электродов (2,55X), смешиная последний с гексафторсиликатом стронция (2,0X), ферроцерий (0,2%), магний металлический (5%), ферротитан (8,57) ферросиликобарий (2,55%), марганец металлический и марганец азотиронанный (в пересчете на 35% марганца и

0,14% азота); добавляли ферросилиций в количестве, обеспечивающем содержание кремния в лигатуре 17,5%. Ли1434000

Таблица 1

Содержание, мас.Х, в предлагаемых составах лигатуры

Известный состав по

Компоненты авт.св, 11 998560! 1 (ю ) г

Кальций

2,75

Ванадий

Алюминий

12,5

4,25

5,05

0,05 0,1

3,55 4,0

0,20

0,25 0,30

6,0 6,5

Церий

5 0

Магний тейный чугун добавляли для получения общего содержания железа в лигатуре

26,66%.

В качестве покровного флюса для предупреждения возгорания магния использовали NaC1.

Для обоснования оптимального содержания компонентов аналогичным образом были приготовлены пять соста- 10 .вов предлагаемой лигатуры и один известный (по прототипу) для сравнения, В табл.1 представлены данные .составы.

Проведены сравнительные испытания 15 предлагаемой и известной (по прототипу) лигатур обработкой чугуна следующего химического состава,%: углерод 3,3; кремний 1,8;,марганец 0,19; сера 0,021; фосфор 0,07%. 20

Обработку чугуна проводили при

1480-1500ОС в ковшах иэ расчета расхода 1,3% лигатуры от массы обрабаты ваемого расплава.

Результаты сравнительных испыта- 25 ний, степени усвоения компонентов лигатуры и механических свойств чугуна с вермикулярным графитом представлены в табл.2.

Как видно из табл.2, образцы чугу-30 на, модифицированные лигатурой состава 2-4, обладают более благоприятными сочетаниями прочности и твердости в сравнении с чугуном, обработанным известной лигатурой.

В табл.3 представлены сравнительные показатели расхода предлагаемой и известной лигатур, а также механические свойства полученного чугуна.

Из табл.3 следует, что при модифицировании жидкого чугуна предлагаемпй лигатурой ее расход существенно снижается.

Таким образом, предлагаемая лигату-, ра позволяет получать высокопрочный чугун с высокими механическими свойствами без применения специальных методов ввода ее в жидкий чугун. Удельный вес предлагаемой лигатуры составляет 4,8-5,6, что на 25-35% выше по сравнению с известной. При этом степень усвоения компонентов лигатуры значительно выше по сравнению с известной, что в свою очередь позволяет снизить расход лигатуры на ковше" вое модифицирование на 30»50Х.

Формула изобретения

Лигатура, содержащая кремний, барий, титан, углерод, церий, марганец, стронций, азот и железо, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью снижения ее расхода и повышения предела прочности чугуна, в нее дополнительно введен магний при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Кремний 10т25

Барий 1, 5-4,0

Титан 7-10

Углерод 1,5-4,0

Берий 0,10-0,25

Марганец 25-45

Стронций 1,0-2,5

Азот 0,08-0,20

Магний 4-6

Железо Ос таль ное

1434000

- Продолжение табл. 1

Еевавмюаэ е

Компоненты звес тный ост&в по вт.св.

998560

l 2

0,8

11,0

I0,0

8,5

7,0

6,5

Титан

4,0

4,5

1,5

2,5

1,Î5

1,0

2,5

4,0

4,5

2,55

1,5

1,0

2,5

3,0

1,75

2,0

l 0

0,5

25,0

45,0 46,0

5,5

35,0

24,0

0,25

0,255

0,2

0,14

0,08

0,07

Кремний

24,0 25,0

39,33 34,82

45,0

9,0

17,5

10,0

Железо

18,54

Таблица 2

Температура заливO ки, С

Степень усвоения компонентов лигатуры, Х

Номер состаханические войства

Лигатура ва лигатуры легкоокис- ооталь ляеваде ные ко (Ng,Ва, поненAl,Ce) ты

НВ

Предлагаемая

1360

72 367 193

77 430 207

1360

1410.

)360

14)0

1360

14 )0

1360

1410

Известная по авт,св.

СССР . Ф 998560

1360

1410 36

Углерод

Барий

Стронций

Иарганец

Азот

Содержание, иас.Х, в предлагаеняк состава лигатуры, 26,66 18,05 14,95

49 74 384 187

42 75 418 203

46, 82 465 217

40, 79 440 197

87 493 229 .84 455 217

86 526 246

82 514 239

73 250 197

78 244 207

1434000Таблица 3

Механические свойства

bg МПа НВ

380

169

420

1 77

1,3

465

217

1,5

-490

229

1,7

547

249

187

216

237

207

260

1,3

229

290"

1,5

280

330

321

1 7

Образцы со сквозным отбелом, Составитель Г,Дудик

Редактор А.Маковская Техред М.Дидык корректор М.Пожо

Заказ 5518/29 Тираж 595 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

Лигатура Расход лигатуры, Х

Предлагаемая О, 9 (для состава 3) 1,1

Известная по 0,9 авт,св. СССР

У 998560 1,1