Лигатура

 

Изобретение относится к металлургии. С целью повышения эксплуатационных свойств чугуна путем повышения механических свойств, относительной износостойкости коэффициента трения, лигатура, содержащая медь, фосфор, алюминий, железо, дополнительно содержит молибден, нитриды ванадия, магний и иттрий при следующем соотношении компонентов, мас.%: медь 8 - 15, фосфор 22 - 32, алюминий 2 - 7, молибден 10 - 15, нитриды ванадия 21 - 28, магний 7 - 10, иттрий 2 - 6 и железо остальное. Эксплуатационная стойкость чугуна при присадке 1,0 - 1,1% лигатуры повышается в 1,38 - 1,80 раз, а твердость - на 50 - 62 НВ. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 С 22 С 35/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4424651/31-02 (22) 13. 05. 88 (46) 30.01 90 ° Вюл. и 4 (71) Всесоюзный- заочный политехнический институт (72) Б.К. Святкин, М,И. Карпенко, Ю.Г. Серебряков и С.К. Кантеник (53) 669.15-198(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР и 960294, кл. С 22 С 35/00, 1982. (54) ЛИГАТУРА (57) Изобретение относится к металлургии. С целью повышения эксплуатационных свойств чугуна путем повышения

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке легирующих присадок для износостойких серых чугунов.

Цель изобретения — повышение экс-плуатационных свойств чугуна.

Выплавку чугунов производят в дуговых печах емкостью 1,5 т. Перегрев расплава - 1470-1480 C. Технологический процесс плавки включает операции загрузки чушковых чугунов, стального и чугунного лома, расплавления шихты при использовании полнои мощности печного трансформатора, добавку неболь.шими порциями сухого кварцевого песка в несколько приемов для наведения шлака, чтобы к концу расплавления . иметь нормальный шлаковый покров, в количестве 3-4l от массы расплава, и другие операции, предусмотренные РТП

МТ20-2-76. Температура чугуна при выпуске из печи 1420-1450 С. Химический состав чугуна перед микролегированием

„„80„„. 1539228, A 1

2 механических свойств, относительной износостойкости коэффициента трения,, лигатура, содержащая медь, фосфор, алюминий, железо, дополнительно содержит молибден,,нитриды ванадия, магний и иттрий при следующем соотношении компонентов, мас.3: медь 8-15, фосфор 22-32, алюминий 2-7, молибден

10-15, нитриды ванадия 21-28, магний

7-10, иттрий 2-6 и железо остальное.

Эксплуатационная стойкость чугуна при присадке 1,0-1, 1> лигатуры повышается в 1,38-1,8 раз, а твердость - на

50-62 НВ. 2 табл. следующий, мас.3: углерод 3,2; кремний 1,8; марганец 0,7; фосфор 0,06; никель 0,1-0,2; сера до 0,1; хром

0,17-0,18; железо - остальное. Заливку литейных Форм производят при 13601380 С.

Лигатуру выплавляют в индукцион- (д ных печах с кварцитовым тиглем ем- @ костью 150 кг. Плавку проводят мето- цр . дом переплава меди М? (ГОСТ 859-78), ферромолибдена ФМоТ..(ГОСТ 4756-79), ; последующего раскисления фосфором фф (ЧИТУ 5-29-79). После выдержки расплава в течение 5-8 мин вводят расчетное количество феррофосфора, алюминий

АВ91 (ГОСТ 295-79) и металлический иттрий Итт2 (ТУ 48-4-191.-72) . После рафинирования криолитом (0,33 от:.мас° Ь сы расплава) присаживают нитриды ванадия Вд2Н и магниевую лигатуру, содержащую, >: магний 12; медь 11,5; молибден 1,7 и железо остальное, при температуре 1150/1160 С и через 3-5 мин

1539228

Разливают для получения плиток толщиной 16-20 мм.

Лигатуры вводят в ковш при выпуске чугуна из электропечи в струю Расплава при заполнении ковша металлом с на 1/3 его высоты в количестве 14 от массы заливаемого чугуна.

Составы лигатур опытных плавок риведены в табл.. 1.

Испытание механических свойств миколегированных чугунов проводят на стандартных цилиндрических образцах !

Ф 30 мм, а оценку коэффициента трения и фрикционно-изностных свойств - на кольцевых образцах на машине трения

УМТ-1М в условиях установившегося ре,жима трения в соответствии с методикой по ГОСТ 23.210-80.

В табл. 2 приведены данные о меха- 20 нических и эксплуатационных свойствах микролегированных чугунов. Предел прочности при растяжении чугуна без дополнительной обработки составлял

235 МПа, твердость - 215-220 НВ, экс- 25 .плуатационная стойкость - 710 ч и стойкость к пробуксовке - 1880

2050 МПа м/с. Стойкость к пробуксовке определяют на кольцевых литых образцах на испытательных стендах ИСФ-1 при сухом трении.

Эксплуатационная стойкость чугунов определена при испытании образцов в условиях сухого трения на инерционных испытательных стендах по схеме

3 неподвижная колодка из асбоцементного материала — вращающийся цилиндр из исследуемого чугуна. Скорость вращения образцов 1,26-1,57 м/с, удельная нагрузка за цикл изменялась от 40

687 до . 6230 кПа. Удельная нагрузка и силы трения регистрировались при помощи тензометрического динамометра через усилитель УТ-4 и осциллограф

Н-117.

В качестве материала для неподвижных колодок использовали материал

6КХ-115 с железным суриком в качестве основного напопнителя. Диаметр цилиндрических образцов из чугуна состав|ял 60 мм.

Дополнительное введение в состав лигатуры молибдена связано с его высокой микропегирующей и упрочняющеи способностью, повышение предела выносливости, твердости и износостоикости что обеспечивает увеличение экс1 плуатационной стойкости. При концентрации мслибдена в лигатуре до 10 мас,! твердость, износостойкость и эксплуатационная стойкость недостаточны, а при увеличении концентрации молибдена Ьолее 15 мас; ; снижаются коэффициент трения, пластические свойства, стойкость к пробуксовке и эксплуатационные свойства.

Нитриды ванадия повышают стабильность структуры, предел выносливости и коэффициент трения, стойкость к проЬуксовке и эксплуатационную стойкость. При концентрации нитридов ванадия до 21 мас,l стойкость к пробуксовке и эксплуатационная стойкость недостаточны, а при концентрации более

28 мас.i нитриды ванадия выделяются по границам зерен, что снижает предел выносливости, пластические свойства чугуна и эксплуатационную стойкост ь, Магний улучшает форму графита, механические и эксплуатационные свойства чугуна. Его модифицирующий эффект начинает сказываться с концентрации в лигатуре 6 мас.l, но при увеличении содержания магния в лигатуре более

10 мас.3 увеличивается отбел, снижаются коэффициент трения, стойкость к пробуксовке и эксплуатационные свойства . Иттрий усиливает модифицирующий эффект магния, но повышает коэффициент трения и эксплуатацирнные свойст ва. При концентрации иттрия до 2 мас.3 фрикционные свойства недостаточны, а при увеличении концентрации иттрия бо" лее 6 мас.l снижается предел выносливости и эксплуатационные свойства.

Медь раскисляет и модифицирует структуру чугуна, повышает предел выносливости и эксплуатационные свойства, которые при содержании меди до

8 мас.l недостаточны. При увеличении концентрации меди более 1 мас.4 снижается коэффициент трения и фрикционные свойства. ! фосфор улучшает технологические свойства, оказывает перлитизирующее влияние на структуру чугуна, повышая твердость, коэффициент трения и эксплуатационную стойкость. При концентрации фосфора до 22 мас.l коэффициент трения и фрикционные свойства недостаточны, а верхний предел концентрации фосфора (32 мас.l) оЬоснован

1539228

Табл и ца 1

Составы лигатур, мас.Ф

Опыт фосФор Нитриды Молиб- ванадия ден

Медь Маг- Иттрий Алюминий Железо ний

1 (изв.) 2

21 15 8 7

25 12 11 8

28 10 15. 10

5

32

27

Остальное

II

11

2

Таблица 2

Эксплуата ционная стойкость, Стойкость к пробуксовке, МПа м/с

Относит, ПовышеТвердость, НВ

Лигатура

Предел и роч-. ности при растяжении, МПа

Коэффициент трения износо стойние предела выносли вости кость, Ка

1 (изв.) 265 230 1,25 0,19 12

2 575 270 2,61 0,44 33

3 590 282 2, 78 О, 49 38

4 580 280 2,72 0,46 36

112 115

138-150

143-180

141-176

2780

Составитель И. Бекренева

Техред М.Ходанич . Корректор С, Яекмар

Редактор Т. Лазоренко

Заказ 192 Тираж 480 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат ".Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101 снижением стойкости к пробуксовке и эксплуатационной стойкости из.-за вы- . сокого отбела при более высоких концентрациях фосфора в лигатуре.

Алюминий снижает коэффициент трег ния и Фрикционные свойства при содержании в лигатуре более 7 мас., по-. этому его содержание снижено и ограничено этой концентрацией. Графит снижает твердость> из4осостойкость и эксплуатационную стойкость, поэтому он исключен из состава предложенной лигатуры.

Как видно из табл. 2, предложенная лигатура обеспечивает в сравнении с базовой лигатурой более высокую сопротивляемость задиру и- фрикционные свойства чугуна в отливках. 20

Формула .и зобрет ени я

Лигатура, содержащая медь, фосФор, алюминий, железо, о т л и ч а юц а я .с я тем, что, с целью улучшения эксплуатационных свойств чугуна путем повышения механических свойств, относительной износостойкости и коэфФициента трения, она дополнительно содержит молибден, нитриды ванадия, магний и иттрий при следующем соотношении компонентов, мас.3:.

Медь 8-15 фосфор 22 32

Алюминий 2-7

Молибден 10-15

Нитриды ванадия 21"28

Магний 7 1О

Иттрий 2-6

Железо Остальное