Лигатура для чугуна

 

Изобретение относится к литейному производству, а именно к разработке составов лигатур, предназначенных для обработки чугуна, применительно к отливкам, работающим в условиях износа. Цель изобретения - уменьшение потерь лигатуры при дроблении, повышение износостойкости и снижение склонности чугуна к отбелу. Лигатура содержит марганец, ванадий, кремний, железо, углерод, хром, сурьму, РЗМ и медь при следующем соотношении компонентов, мас.%: марганец 5 - 10

ванадий 5 - 15

кремний 2 - 10

железо 5 - 15

РЗМ 1 - 5

хром 15 - 25

сурьма 2 - 5

медь остальное. Дополнительный ввод в состав лигатуры меди, сурьмы и РЗМ способствует повышению общей доли перлита и увеличению его дисперсности, а также образованию дополнительных центров кристаллизации, что обеспечивает существенное (в 5 - 10 раз) повышение износостойкости, уменьшение отбела чугуна в клине и снижение на 10 - 20% потерь лигатуры при ее дроблении. Указанные преимущества позволяют применять предлагаемое техническое решение при изготовлении отливок ходовой системы тракторов. 1 табл.

союз советсних

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 С 22 С 35/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ по изОБРетениям .и отнРытиям

ПРИ ГКНТ СССР! (21): 4306059/31-02 (22) 21.07.87 (46) 30. 12.89. Бюл. 11 48 (71) Белорусский политехнический институт и Производственное объединение "Минский тракторный завод" (72) С.Н. Леках, В.А. Розум, А.В. Розум,В.P. Клют, Е.Г. Шварц, Т.Н. Мирошниченко, Я.А. Гельман и IO.Â. Нецветаев (53) 669.15-198 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 241681, кл. С 22 С 35/00, 1969.

Авторское свидетельство СССР

Ф 697586, кл. С 22 С 35/00, 1979. (54) ЛИГАТУРА ДЛЯ ЧУГУНА (57) Изобретение относится к литейному производству, а именно к разработке составов лигатур, предназначенных для обработки чугуна, применительно к отливкам, работающим в условиях износа. Цель изобретения уменьшение потерь лигатуры при дробИзобретение относится к литейному производству, в частности к составам лигатур для обработки чугунов, работающих в контакте с фрикционными материалами.

Цель изобретения — уменьшение потерь лигатуры при дроблении, повышение износостойкости и снижение склонности чугуна к отбелу.

Указанная цель достигается тем, что лигатура, содержащая марганец, ванадий, кремний, железо, углерод. и хром, дополнительно содержит медь, сурьму и РЗМ при следующем соотношении компонентов, мас.%:

ÄÄSUÄÄ 15326ОО А1 ленни, повышение износостойкости и снижение склонности чугуна к отбелу.

Лигатура содержит марганец, ванадий, кремний, железо, углерод, хром, сурьму, РЗМ и медь при следующем соотношении компонентов, мас. 7: марганец 5-10; ванадий 5-15 кремний 2-10, железо 5- 15, Р3М 1-5, хром 15-25; сурьма 2-5; медь остальное. Дополнительный ввод в состав лигатуры меди, сурьмы и РЗМ способствует повышению. общей доли перлита и увеличению его дисперсности, а также образованию дополнительных центров кристаллизации, что обеспечивает существенное (в 5-10 раз) повышение износостойкости, уменьшение отбела чугуна в клине и снижение на 10-207 потерь лигатуры при ее дроблении. Указанные преимущества позволяют применять предлагаемое техническое решение при изготовлении отливок ходовой системы тракторов. 1 табл.

Марганец 5-10

Ванадий 5-15

Кремний . 2-10

Жел езо 5-15

Хром 15-25

Сурьма 2-5

P3M 1-5

Углерод О, 1-1,0

Медь Остальное

Марганец является элементом, способствующим повышению усвоения основных легирующих компонентов. В указанных пределах (5-10 мас.й) марганец увеличивает растворимость углерода в чугуне и тем самым повышает со1532600

30 держание перлита в матрице металла, ижний предел (5 мас. ) обеспечивает остаточную твердость в отливках. ревышение верхнего предела (10 мас. )

5 ецелесообразно, так как повышается клонность чугуна к отбелу.

Ванадий в пределах 5-15 мас. спообствует формированию дисперсной труктуры перлита, что повышает проч- 10 ость и твердость чугуна, а следоваельно, износостойкость отливок. Нижй предел (5 мас. ) обеспечивает ребуемый эффект по твердости чугуа. При превышении верхнего предела езко ухудшается дробимость и раствоимость лигатуры, а также увеличиватся ее стоимость.

Кремний является сильным графитиирующим элементом. При его содержа- 20 и в пределах 2-10 мас. . обеспечи,. аются оптимальная графитизирую-, ая обработка, удовлетворительная астворимость и хорошая дробимость . игатуры. 25

Железо входит в лигатуру как сопутствующий элемент, Пределы содер1кания железа (5-15 мас.%) обусловлеы чистотой компонентов шихты по тому элементу.

Углерод обеспечивает получение в плаве карбидов ванадия, хрома и жееза, что облегчает ее дробимость. ижний предел (О, 1 мас. ) обусловен технологическими факторами. Преышение верхнего предела трудно досижимо. Ввод в состав лигатуры меди беспечивает снижение температуры лавления лигатуры. В процессе крисаллизации медь способствует графи гизации, а при эвтектическом прев ращении задерживает распад перлита.

Таким образом, медь увеличивает общее содержание. перлита в структуре, выравнивая свойства чугуна в различ45 иых сечениях отливки.

Ввод в состав лигатуры хрома (15-25 мас. ), сурьмы (2-5 мас. ) и

РЗМ (1-5 ма с. ) значительно повышает эффективность легирования при одновременном улучшении дробимости лигатуры. Одновременное присутствие хрома и сурьмы приводит к образованию атомарных сегрегаций БЪ Сг, которые при попадании в жидкий расплав создают связи как с углеродом, так и с железом, вследствие чего из жидкого и твердого растворов могут .выделяться сложные карбиды, стойкость которых выше обычных. Кроме того,сурьма тормозит распад аустенита, в результате этого повышаются твердость и дисперсность перлита. Нижние пределы по хрому (15 мас. ) и сурьме (2 мас. ) выбраны исходя из обеспечения требуемого эффекта по твердости.

Превышение верхнего предела по хрому (25 мас. ) приводит к образованию отбела в отливках. Увеличение содержания сурьмы более 5 мас. . ухудшает прочностные свойства металла.

РЗМ в составе лигатуры выполняет функцию графитизирующего элемента за счет образования дополнительных центров кристаллизации графита.

Нижний предел содержания РЗМ (1 мас.%) выбран исходя из эффективности действия элемента по снятию отбела. При вводе РЗМ в количествах более 5 мас. . в структуре чугуна образуется структурно-свободный цемен; тит, Пример. Для проведения сравнительных испытаний предлагаемой и известной лигатур для обработки чугуна бып выплавлен исходный расплав следующего химического состава, мас. : углерод 3,3; кремний 2,2; марганец 0,6; хром 0,1 сера 0,04.

Выплавку лигатуры проводили в индукционной печи, используя в качестве шихтовых материалов ферромарганец, феррохром, феррованадий, сурьму и отходы меди.

Технология плавки чугуна состояла в следующем: исходный чугун выплавляли в индукционной печи емкостью

100 кг и перегревали до 1400 С, пос.— ле чего заполняли разливочный ковш, на дно которого загружали лигатуры различных химических составов. Известную лигатуру вводили со средним содержанием компонентов ° Испытуемые составы лигатур и результаты испытаний представлены в таблице. Расход лигатуры составлял по 0,2 от массы обрабатываемого металла. После обработки и выдержки расплава заливали стандартные образцы для замера отбела и цилиндрические пробы диаметром

40 мм. Из последних вырезали кольца для испытаний на износ, которые проводили на установке СМЦ-2 в режиме трения скольжения °

Испытания дробимостилигатуры проводили в шаровой мельнице,гделигатуры размалывают в течение 5мин, и ситовым

5 1532600 6 анализом определяли их гранулометри- я с я тем, что, с целью уменьшения ческий состав. ее потерь при дроблении, повышения "

Как видно из таблицы, применение износостойкости чугуна и снижения предлагаемой лигатуры позволяет зна- его склонности к отбелу она допол5

t чительно снизить отбел и повысить из- нительно содержит РЗМ, сурьму и медь носостойкость отливок, а также умень- при следующем соотношении компонен 4 шить потери лигатуры при дроблении. тов, мас. :

Применение предлагаемой лигатуры Марганец 5-10 для изготовления отливок ходовой час- 10 Ванадий 5- l5 ти тракторов позволяет повысить их Кремний 2-10 надежность. )Келезо 5-15 °

Углерод О, 1-1,0

РЗМ 1-5

Хром 15-25

Сурьма 2-5

Медь Остальное

Формула изобретения

Лигатура для чугуна, содержащая 15 кремний, хром, ва надий, углерод, марганец и железо, о т л и ч а ю m; а1

Выход годной фракции (110 мм), Х

Отбел

Состав лигатуры, мас. 7

Износ, r на

100 км пробега

Лигатура Предел содер жания

Р3М Си

С Cr Sb чугуна, мм

Сред- Останий 15,7 11 4,7 льное

Извест12 60 80

2,1 32,3 ная

Оста0,1 15 1 1 льное

Нижний 5

Средний 7,5

Верхний 10

Пр едлагаемая

3 30 85

5 15 90

9 9 93

5 2 5

10 6 10 0,5 20 3 3 Тоже

102555 l5 i0 15

Составитель А. Бармыков

Техред Л.Сердюкова

Редактор А. Orap

Корр ек т ор М. Самборская Заказ 8072/37 Тираж 576 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Гагарина,101