Лигатура

 

Изобретение относится к области металлург-ИИ, в частности к составам лигатур для получения износостойкого чугуна, отливаемого методом непрерьшного литья заготовок, работающих в условиях полусухого трения и трения со смазкой. Цель изобретения - повышение механических и антифрикционных: свойств чугунао Лигатура содержит медь, алюминий, фосфор, углерод, карбонитриды бария и редкоземельных металлов при следующем соотношении KOhBioHeHTOB, мас.%: медь 27-35; алюминий 18-25; фосфор 5-10; углерод 2-8; карбонитриды бария 10-19; карбонитриды редкоземельных металлов 7-25i железо - остальное. Дополнительный ввод в состаэ лигатуры карбонитридов бария и РЗМ способствует измельчению и гетерогенизации структуры чугуна i в непрерывно-литых заготовках, препятствует формированию аномальных форм графита в центральных зонах слитка, что обеспечивает повышение на 20-30% предела прочности при растяжении и предела выносливости чугуна , а также снижение на 18-26% коэффициента его тренняв 1 табл (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СО14ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) (51) 4 2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕЦИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4210388/31-02 (22) 16.03.87 (46) 23.12.88. Бюл. У 47 (71) Всесоюзный заочный политехнический институт (72) Ю.Г.Серебряков, Б.К.Святкин, М.И.Карпенко и Т.И.Кныш (53) 669 ° 15-198 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 617486, кл, С 22 С 35/00, 1976.

Авторское свидетельство СССР

Ф 960294, кл. С 22 С 35/00, 1982. (54) ЛИГАТУРА (57) Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам лигатур для получения износостойкого чугуна, отливаемого методом непрерывного литья заготовок, работающих в условиях полусухого трения и трения со смазкой. Цель изобретения - повышение механических и антнфрикционных свойств чугуна. Лигатура содержит медь, алюминий, фосфор, углерод, карбонитриды бария и редкоземельных металлов при следующем соотношении компонентов, мас.Х: медь 27-35; алю миний 18-25; фосфор 5-10у углерод

2-8; карбонитриды бария 10-19; карбонитриды редкоземельных металлов 7-25; железо — остальное. Дополнительный ввод в состав лигатуры карбонитридов бария и РЗМ способствует измельчению и гетерогенизации структуры чугуна: в непрерывно-литых заготовках, препятствует формированию аномальных форм графита в центральных зонах слитка, что обеспечйвает повышение на 20-30Х предела прочности при растяжении и предела выносливости чугуна, а также снижение на 18-26Х коэф- С фициента его трения. 1 табл.

1446183

Изобретение относится к металлургии, в-частности к составам лигатур для получения износостойкого чугуна, отливаемого методом непрерывного литья заготовок, работающих в услови« ях полусухого трения и трения со смазкой.

Цель изобретения — повышение механических и антифрикционных свойств чугуна.

Поставленная цель достигается тем, что лигатура, содержащая медь, алюминий, фосфор, углерод и железо, дополнительно содержит карбонитриды бария и редкоземельных металлов при следующем соотношении компонентов, мас, :

Медь 27-35

Алюминий 18-25

Фосфор 5-10

Углерод 2-8

Карбонитриды бария 10-19

Карбонитриды редкоземельных металлов 7-25

Железо 2-7

Карбонитриды бария и РЗМ вводят в состав лигатуры как для измельчения структуры чугуна, так и для повышения гелерогенизации и структуры чугуна в непрерывно-литых заготовках и предогвращения образования графита аномальноР формы в центральных зонах слитка, что способствует повышению аптифрикционных свойств, износостойкости, предела выносливости при изгибе и других механических свойств. При этом, карбонитриды бария проявляют графитизирующее влияние, .исключая образование отбела на поверхностях непрерывно-литых заготовок и пористости в центральных зонах слитков, повьпаают одчородность структуры, антифрикционные и механические свойства, но при концентрации карбонитридов бария более 19 мас.% снижается усвояемость компонентов лигатуры, ухудшается однородность структуры и снижаются технологические и механические свойства.

Карбонитриды Р М в количестве

7-25 мас. стабилизируют процесс микролегирования благодаря их перлитизирующему влиянию на структуру чугуна, уменьшают склониость к расслоению и повьппают плотность чугуна, 5

ЗО

4О

4.5 гетерогенизацию его структуры, антифрикционные и механические свойства.

При концентрации карбонитридов РЗМ более 25 мас. увеличивается отбел на поверхности слитков, снижается однородность структуры по их сечению, что приводит к снижению предела выносливости при изгибе, задиростойкости и технологических свойств микролегированного чугуна. При содержании карбонитридов РЗМ до 7 мас. u карбонитридов бария до 10 мас. модифицирующая способность лигатуры недостаточна, низкая однородность структуры чугуна в непрерывно-литых заготовках, недостаточная концентрация в чугуне фаз структуры, склонных к гетерогенизации, что приводит к снижению иэносостойкости, задиростойкости, предела выносливости при изгибе, дисперсности структуры и повышению коэффициента трения.

Медь .в составе лигатуры обеспечивает измельчение структуры микролегированного чугуна и стабилизацию перлита металлической основы, способствует повышению антифрикционных свойств и предела прочности при растяжении. При концентрации меди до

27 мас./ антифрикционные свойства и предел прочности чугуна при растяжении недостаточны, а при концентрации меди более 35 мас.X ухудшаются технологические свойства, снижаются предел выносливости при изгибе и однородность структуры.

Фосфор в составе лигатуры обеспечивает повышение твердости, износостойкости и задиростойкости. При концентрации фосфора более 10 мас. увеличиваются коэффициент трения и износ при торцовом трении, а при концентрации фосфора до 5 мас,Х снижаются стабилизирующая способность лигатуры, твердость и прочность чугуна.

Концентрация железа в составе лигатуры снижается до 2-? мас.% с целью повышения скорости растворения лигатуры в чугуне и повышения механических и технологических свойств. При увеличении концентрации железа (более 7 мас. ) снижаются скорость растворения лигатуры в чугуне, его однородность и стабильность механических и антифрикционных свойств, а при концентрации железа менее 2 мас. равномерность рас144 61 пределения компонентов в смеси ухудшается.

Введение в состав лигатуры алюминия (18-25 мас.%) и углерода (28 мас.%) способствует устранению об5 разования первичных карбидов в микролегированном чугуне, отбела и повышению антифрикционных и механических свойств. Нижние пределы содержаэп я уг- 10 лерода (2 мас.%) и алюминия (18 мас,.,) ограничиваются повышением отбела и снижением предела выносливости при изгибе и B.íòèôðèêöèoííbiõ свойств,. а при увеличении концентрации алюминия (более 25 мас.%) и углерода (более

8 мас.%) снижается усвояемость компонентов лигатуры, эадиростойкость, твердость и износостойкость, .!!игатуры предлагаемого состава плавят в индукционной печи. !!Од слоем древесного угля расплавляют мс.дь с-., нагревают расплав до 1150-!250 С, раскисляют расплав меди фосфором, присаживая !1, 1% от массы расплава красного фосфора или О, 12% феррофосфора. После этого в расплав вводят железо или соответствующую лигатуру с медью. После из растворения расплав вторично раскисляют, микролегируют феррофосфором и выдерживают в течение

3-8 мин. Затем вводят расчетное количество алюминия и О,?% от массы расплава криолита. За 3-5 мин до разливки в расплав вводят измельченные брикеты карбо:-:итридов бария и редкоземельных металлов фракции до

5 мм. После исремешивань|я при 11701200 С расплав разливают в медные плоские изложницы.

В табл.1 приведены данные о результатах испытания предлагаемой и известной лигатур при их равном расходе и содержании компонентов, приведенном в описании, при обработке чугуна, выплавленного в индукционной печи открытого типа с тиглем емкостью 150 кг и содержащего, мас.%; углерод 3,5-3,6 -кремний 1,9-2,0; марганец 0,5-0,6; хром до 0,05; никель до О, 1; фосфор до 0,06; сера

Формула изобретения

Лигатура, содержащая медь, алю= минвй, фосфор, углерод и железо, G т л и ч à lO и а я с я тем, что, с целью повышения механических и антифрикционных свойств чугуна, она дополнительно со,(ержит карбонитриды бария и карбонитриды редкоземельных металлов при следящем соотношении компонентов > jac °:%.;:

Медь 27-35

Алюминии 18-25

Фосфор 5-10

Углерод 2-8

Карбонитрпды бария 10-19

Карбонитриды редкоземельных

7-25

2-7 металлов

Железо

83 .

4 до 0,05 и железо — остальное. В процессе производственных и лабораторных испытаний определяк т механические и антифрикционные свойства чугуHQo

Коэффициенты трения чугунов определяют с использованием импульсного требометра на кольцевых пробах и шаровых образцах диаметром 10 мм из стали. Сравнительные испытания выполняют на образцах группы Н при высоте падения 50+0,5 мм.

Определение предела выносливости при изгибе проводят по стандартной методике на кругом образцах типа

УП!. Точность изготовления образцовне;.:иже б ква. :n "=òà по СТ СЭБ 144-75 параметр шероховатости погерхности рабочей ::-.сrH .е более 0,32 мкм по

ГОСТ 2789-73.

Как видно иэ ".àáë.1, использова.ние предлагае 1ой лги атуры обеспечивает в сравненi!H с известной повышение предела ьыносливости при изгибе на 39 М!!а, пр дела прочности при растяжении »а 85-101 МПа, твердости на 21-28 НВ i снижение коэффициента трения на 18-26%.

1446183

«Л О Р О Е 00 а «Ч «Ч О Л

«Ч «4« M 3 О 0Ъ «Ч М M D Ch

Ф Ф Ф 3 « Ъ Ф Ф Ф М

«04 ЦЪ

«Ф О «Л 0««Л «Л О ««Ь 0 л в В л л л в в в в л л

Ф «Л Ф Л Ф Л «Л Vl «Л Л

Vl «Ч О 00 Ю M Vl в- C««Л О

С4 С4 М .Ф М «Л «Ч «Ъ М « \ М Ф

D «04 D D О О О «0 N D «Ч O

Л М 00 Ф «Ч «0«00 «Ч «Ч «Л «Ч

«О «Л Vl Л О «Л 00 ««Ъ Vl 00 C««Л

Ф Vl Vl M М M Ф Vl Vl «в\ « Ъ М

О С0 С4 О % «Ч О «Ч С О 00 О

Ф О Л « Ъ О «Ч CO в- Л О ф

О «Ч «» «0« «0 в С«4 «Ч Ch C«««44

«Ч «Ч «Ч « t- в- «Ч «Ч «Ч в- в и О 00 О О 0«Ch 00 «Ч 1 О

«Ч «Ч Ф 04 M O Ф O М M C4

«Ч 0Ч «Ч СЧ C4 CV C4 «Ч С4 « 4

О «Ч О О

« Ъ Ф

М M M C4

«Л в О «Л

9 C.4 О Ф

« Ъ «Ч М «Ч

Л

Ch «1

С4 «Ч

00 00 л л

О Ю

О О О О О О

С0 00

A в

o e

Vl О «Л О

СЧ Vl Л в «Ч M «4 «Л « « 4 М

«Л Л «Л « Л

«Ч в Л «Л «Ч «Ч Л Vl «Ч

О . ««Ъ О« Ь О О в ° в С0 04 00 «Ч !

О О

° Л Vl М Ф ««Ъ ° Л «Л М Ф 0

«Ч «Ч

«Ч М

О Vl Vl «0 «0 ю

«Ч М М СЧ М М

«4

«Ч «Ч «4 4

I ! 0««4

Ф сЛ М в Э

Г 04