Лигатура для чугуна

 

Изобретение относится к металлургии , в частности к составам лигатур для микролегирования и модифицирования износостойких чугунов, работающих в условиях сухого трения. Цель изобретения - повышение износостойкости чугунов. Лигатура содержит , мас.%: медь 12-15; алюминий 6-8; фосфор 5-8; бориды ниобия 22-27; лантан 8-12; карбонитриды хрома 11-15; теллур 2-7; углерод 0,5-1,0 и железо остальное. Дополнительный ввод в состав лигатуры боридов ниобия, лантана, карбонитридов хрома и теллура в 1,40-1,85 раз снижает уровень износа чугуна в условиях сухого трения за счет комплексного модифицирующего и микролегирующего действия указанных компонентов. 1 табл. С и

СоаЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 22 С 35/00 а . х.

11-15

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21 ) 4680366/02 (22) 08. 04. 89 (46) 15. 06. 91. Бюл. Р 22 (71) Всесоюзный заочный политехнический институт (72) Б.К.Святкин, М.И.Карпенко, М.Б.Егорова и Т.И.Кныш (53) 669.15-198(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 711145, кл. С 22 С 35/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Р 960294, кл. С 22 С 35/00, 1982. (54) ЛИГАТУРА ДЛЯ ЧУГУНА (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к составам лигатур для микролегирования и модифициИзобретение относится к металлургии, в частности к лигатурам для микролегирования и модифицирования износостойких чугунов.

Цель изобретения — повышение износостойкости чугу-на.

Лигатура для чугуна, содержащая медь, алюминий, фосфор, углерод и железо, дополнительно содержит бориды

Ннобия, лантан, карбонитриды хрома и теллур при следующем соотношении компонентов, мас.X:

Медь 12-15

Алюминий 6-8

Фосфор 5-8

Бориды ниобия 22-27

Теллур 2-7

Лантан 8-1 2

Карбонитриды ,хрома

„. 80„„1656004 А 1 рования износостойких чугунов, работающих в условиях сухого трения.

Цель изобретения — повышение износостойкостн чугунов. Лигатура содержит, мас.7.: медь 12-15; алюминий 6-8; фосфор 5-8; бориды ниобия 22-27; лантан 8- 12; карбонитриды хрома 11-15; теллур 2-7; углерод 0,5-f,0 и железо остальное. Дополнительный ввод в сос— тав лигатуры боридов ниобия, лантана, карбонитридов хрома и теллура в

1,40-1,85 раз снижает уровень износа чугуна в условиях сухого трения за счет комплексного модифицирующего и микролегирующего действия укаэанных компонентов. 1 табл.

Углерод 0,5-1, Ю

Железо Остальное

«а

Дополнит ально введение в состав лигатуры харбоиитриаов хрома обеспечивает повышение стабильнос(Л ти изотропной структуры чугуна, твер- О дости и прочности чугуна, что способ- С) ствует увеличению эксплуатационных С) .свойств и износостойкости при сухом фЬ, трении. Микролегирующий эффект карбонитридов хрома при их содержании до 11 мас.7. недостаточен, не обеспечивается получение изотропной структуры и повышение твердости, износостойкости и фрикционных свойств чу- Зв гуна, а при концентрации их более

15 мас.7 увеличивается содержание неметаллических включений по границам зерен, снижаются механические и фрик- ционные свойства.

1656004

Теллур отбеливает и измельчает структуру и повышает содержание перлита, твердость, прочность, фрикционную теплостойкость и дру1 5 гие фрикционные свойства, но при содержании более 7 мас.7 увеличивается отбел чугуна, что снижает ударную вязкость, износостой,кость, а при содержании теллура в ли- 10 гатуре до 2 мас.7. его влияние на прочность, твердость и фрикционные свойства несущественно.

Лантан модифицирует структуру чугуна, повышает твердость чугуна. При концентрации лантана до 8 мас.7. модифицируюф и эффект лигатуры, твердость и фрикционные свойства чугуна низкие, а при увеличении концентрации лантана более 12 мас.% повышаются хрупкость и содержание неметаллических включений в структуре и снижаются пластические и фрикционные свойства чугуна.

Введение боридов ниобия обусловле- у5 но повышением устойчивости структуры и износостойкости вследствие образования в чугуне карбоборидов - более ,мелкой, твердой и износостойкой эвтектккой, чем фосфидная, отмечаемая при содержании их в лигатуре менее 22 мас.%, При концентрации бсридов нкобия более 27 мас,.7. бориды ниобия . располагаются преимущественно по границам зерен, что снижает трепу ностойЗз кость фрикционные и эксплуатационные свойства.

Иедь в составе лигатуры обеспечивает измельчение структуры микролегированного чугуна, стабилизацию и сфе- . роидизапию перлита металлической основы, способствует повышению твердости„ износос-.ойкости и контактной выносливости, а также предела прочности при растяжепик При концентрации меди До

12 мас.X твердость, контактная выносливость, задиростойкость, фрикционные свойства и предел прочности чугуна при растяжении недостаточны, а при концен рации меди более 15 мас, ухудшают0 ся технологические свойства, увеличивается ликвация. снижаются предел выносливог ги износостойкость, коэффициент трения и однородность структуры о

Содержание алюминия в составе лигатуры принимается 6-8 мас.Е,, что способствует уменьшению его графитизиру..щей способности на м.,:кролегированный чугун и повышению фрикционных ,и механических свойств. Нижний предел содержания алюминия (6 мас.X) ограничивается повышением отбела, снижением контактной выносливости и коэффициента трения при более низких его содержаниях, а при увеличении концентрации алюминия более 8 мас. снижается усвоение компонентов лигатуры, твердость, фрикционная теплостойкость и увеличивается содержание пластинчатого перлита в структуре чугуна.

Углерод в составе лигатуры оказывает графитизирующее влияние, снижает твердость и сопротивляемость задиру и износу, поэтому его содержание принято 0,5-1,0 мас./. При увеличении содержания углерода более

1,0 мас.7. снижаются твердость, эксплуатационная стойкость и износостойкость при сухом трении.

Фосфор в составе лигатуры обеспечивает повышение степени перлитизации, твердости, износостойкости и коэффициента трения. При концентрации фосфора до 5 мас.X увеличение коэффициента трения„ твердости и износостойкости недостаточно, а при концентрации фосфора более 8 мас. снижаются однородность c7pgKT ä, увеличиваются отбел, количество усадочных раковин и снижается фрикционная износостойкость.

Пример. Для выплавки лигатуры используют следующие шихтовые материалы: медь марки М1 (OCT 895-78) фракции 3 — 250 мм; феррофосфор ФФ (ТУ 5-29-79) фракции 0,5-3,5 мм; изГ мельченные до фракции 0,1-3 мм карбон;".триды хрома ФХЯООН; металлический теллур Те 1 фракции О, 1 — 3 мм; бориды ниобия в порошковом виде

НбБЗОЕ; металлический лантан Jia3-1 (ТУ 48-4-226-86), измельченный до фракции 0,5-5 мм; алюминий АчО (i 00T 295-79), измельченный до фракции 0,5-5 мм.

Pля выплавки оптимального состава 3 предложенной лигатуры используют 24 кг меди Ы; 13,5 кг алюминия

АчО" ?,.2 кг феррсфосфора ФФ; 38,2кг боридов ниобия; 18,6 кг карбонитридов хрома..; 17,4 кг металлического лантана

Г:: =3-1 и 10, 1 кг теллура Те 1.

Опыт;-ые плавки чугуна проведены в дуговых электропечах с перегревом расплава до 1ч70-1:80 С.

Как видно из таблицы, использование предложенной лигатуры для микролегирования износостойкого чугуна обеспечивает повышение износостойкости чугуна, Формула изобретения

1 1-15

2-7

0,5-"

Остальное

Содержание компонентов, мас.7

Лигатура

Карбонитриды хрома

Фосфор Бориды ниоби

УглеМедь еллур Лантан ний в условиях сухого трения, иг/си од осталь- 3,5 ное

22 11 0,5 2,3 8 l2 6 5

13 7

2,7

25 12, 0 8 6 0

То же

3,0

15 8 8

11 53 3

16 6 7

27 15 1 0 70 12

17 912 Оз1 1ю2 5

4,5. 28,5. 16,2 1,1 7,3

4,1

12,2

6 (известный) 5,0

0,3

35 21 9

Составитель С. Держнев

Техред Л,Сердюкова Корректор M,Äåì÷èê

Редактор Т. Лазоренко

Заказ 2031 Тираж 389 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.ужгород, ул. Гагарина,101

5 165

Лигатуру выплавляют в индукционной печи с кварцитовым тиглем емкостью

30 кг. Плавку проводят в следующей последовательности. Сначала под слоем древесного угля расплавляют медь М1 (ГОСТ 859-781}, раскисляют ее феррофосфором при 1250-1270 С.

После этого вводят бориды ниобия и, выдержав в течение 2-4 мин, вводят расчетное количество фосфора, карбонитридов хрома ФХ800Н, алюминий и перемешивали расплав. После растворения их присаживают при 1 150-1200 С плавиковый шпат (8,27 от массы расплава) и за 3-5 мин до разливки при непрерывном перемешивании вводят лантан и теллур. о

Расплав лигатуры при 1220-1230 С разливают по формам.

В таблице приведены составы выплавленных лигатур и результаты их испытаний.

Лигатуру испытывают при микролегировании фрикционного чугуна, содержа-. щего, мас.7: углерод 2,3-2,32; кремний 0,9-1,0; марганец 1,7; фосфор до 0,06; никель 0,27; хром 0,55-0,57 и железо — остальное. Лигатуру вводят в ковш емкостью 2 т при выпуске чугуна из электропечи в количестве

6004 6

0,77 от массы расплава при 1430о

1450 С. Износ определен по известной методике.

Лигатура для чугуна, содержащая медь, алюминий, фосфор, углерод и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения износостойкости чугуна, она дополнительно содержит бориды ниобия, лантан, карбонитриды хрома и теллур при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:

Медь 12-15

Алюминий 6-8

Фосфор 5-8

25 Бориды ниобия 22-27

Лантан 8-12

Карбонитриды хрома

Теллур

Углерод

Железо