Сплав для легирования и модифицирования чугуна

 

Изобретение относится к сплавам для легирования и модифицирования чугуна и может быть использовано при выплавке чугуна для отливок, Целью изобретения является повышение жидкотекучести выплавляемого чугуна, а также уменьшение газовых раковин и пористости чугунных отливок . Сплав для легирования и модифицирования содержит, мас,%: С 0,8-5,0; Si 0,2-2,2: Мп 0,2-2,0; V 0,05-2,0; Си 0,001-1,5; Сг 0,01-2,0; Р 0,4-1,4; Ti 0,05-4,0; Со 0,002- 0,25; Са О.ССгЗ-0,03; Мд 0,003-0,015, NI 0,005-0,1; Fe остальное. При обработке предлагаемым сплавом чугуна загрязненность сульфидами снижалась более чем на 20% при уменьшении их размера до 4,6-5,7 мкм, жидкотекучесть чугуна возросла на 10- 16%, газовые раковины и пористость отсутствовали . 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<я)я С 22 С 35/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0,01 — 2,0

0,001 — 1,5

0,2 — 2,0

0,8-5,0

0,2-2,2

0,4-1,4

0,002 — 0,25

0,0005 — 0,015 (21) 4813780/02 (22) 16.04.90 (46) 15.12.91. Бюл. М 46 (71) Уральский научно-исследовательский институт черных металлов (72) С.В.Кочевых, А.Е.Аксельрод, Э.М,Рапопорт, Л.А,Смирнов, А.А. Филипенков, В, Н. Беляков, В.В.Камендов, Н.Т.Данэев и

В.И.Иванцов (53) 669.15-196(088.8) (ф6) Авторское свидетельство СССР

f4 908899, кл. С 22 С 35/00, 1982, Авторское свидетельство СССР (Ф

985116,кл, С 22 С 35/00, 1982. (54) СПЛАВ ДЛЯ ЛЕГИРОВАНИЯ И МОДИФИЦИРОВАНИЯ ЧУГУНА (57) Изобретение относится к сплавам для легирования и модифицирования чугуна и

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке сплава для легирования и модифицирования чугуна и может быть использовано при выплавке чугуна для отливок, Чугуны являются основным материалом для производства отливок любой конфигурации и толщины, что связано с хорошим комплексом литейных и механических характеристик чугуна, Одним из основных путей повышения свойств чугуна является их легирование специальными сплавами.

Известен сплав, содержащий, мас. /,:

Кремний 0,2 — 2

Марганец 0,2 — 2

Хром 0,05 — 2 Ванадий 0,4 — 2

Углерод 0,8-3

Алюминий 0,05 — 1

Медь 0,03 — 1,5,, Ы,„1698308 А1 может быть использовано при выплавке чугуна для отливок, Целью изобретения является повышение жидкотекучести выплавляемого чугуна, а также уменьшение газовых раковин и пористости чугунных отливок, Сплав для легирования и модифицирования содержит, мас.",: С 0,8-5,0; Si

0,2 — 2,2: Мп 0,2 — 2,0; V 0,05 — 2,0; Си 0,001 — 1,5;

Cr 0,01 — 2,0; Р 0,4 — 1,4; Ti 0,05 — 4,0; Со 0,002—

0,25; Са 0.003 — 0,03; Mg 0,003 — 0,015; Ni

0,005 — 0,1; Fe остальное. При обработке предлагаемым сплавом чугуна загрязненность сульфидами снижалась более чем на

20Я, при уменьшении их размера до 4,6 — 5,7 мкм, жидкотекучесть чугуна возросла на 10—

16%, газовые раковины и пористость отсутствовали. 2 табл.

Титан 0,05 — 4

Железо -- Остальное

Недостатком данного сплава является низкая жидкатекучесть получаемого чугуна, а также наличие газовых раковин и пористости в чугунных отливках.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаен:ему изобретению сплав следующего состава, мас, g,;

Ванадий 0,08 — 2,0

Титан 0,05 — 4,0

Хром

Медь

Марганец

Углерод

Кремний

Фосфор

Кобальт

Молибден

1698308

Л<ел езс, Остальное

ЭХОМ cfl)leв позволяет проводить комп лекснае легирование чугунов и спецсталей.

Недостаткам да-,нага сплава является то, ч о r!p(", легиравзнии им литейного чугуна в последнем образуется множество крупных сульфидов неправильной ас1роугольной фррмы, асаадстана чета чугун че обладает д статочной х<идкатекучестью, а также склонен к образованию газовых раковин и и ристости в отливке. Указанные недостатки не позволя(ат использовать чугун, выплавленный с испальзаванлем данного

cIIràâà, при изго(авлении толстостенных M разностенных отливок вследствие опасности образования литейных дефектов (недоливов, спаев, раковин, пористости M пр,), Цель изобретения — повышение жидкотфкучести чугуна, выплавляемага с использ >ванием предлагаемого сплава, а также

1 уменьшение:-азавых раковин и пэристасти чугунных отливок.

Поставленная цель достигается тем, чта сПлав, садер>кащий ванадий, тлтан, хром, медь, марганец, углерод, кремний, фосфор и кобальт дополнительно содержит кальqMM, магний и никель при следу(ав!ем саатHlDU)8HMM KOMrIOl-I8HTOB, Маг %, Углерод 6,8-5,0

Кремний 0.2 — 2,2

Марганец 0,2-2 0

Ванадий 0,05 — 2,0

Мець 0,001 — 1,5

XpGM О 01-2,0

Фосфор 04 — i.4

Титан 0,05-д,О

Кобая;т,!,. I02 — 0,25

Кальции ОУОЗ-О,ОЗ

Магний О,ООЗ вЂ” 0,015

Никель 0,005-0, i

Желеэс Остальное

Кальц:. jljj и ма гн",Й, пере:.Ода шие в чу(-ун из предлагаемог<1 сплава, ааздгистауют на сульфидные IBI:Ieòo)lг(ическM8 акл(очения, находящиеся а чугуHB. Обычна сульфидаа в

ЧУГУНЕ ДОЬOribi(f) МНОГО, >НИ ГЛ(аЕ:а. НЕПРаВИЛЬН>лга 1уггл )(3LLÐJ!O фОРгМУ И 3(ааЧИТ8ЛЬНЫЕ

P33Vi8Pbl. ((Р!Л ill=. РBХОД8 Каль((ИЯ ИЗ С|1Лааа (3 чугун сульфидные акл(ачения измельчаются и преабретают фар(лу бг(изкуую к сфе()иче" ской (глобулярной), Ма -ний за счет своего дЕСуЛЬфируЮщЕГО ааэдейСТаИя СН(ажавт общее количест()а сульфлдав а ч гу 18. Таким

Образам, совместное введение кальция и магния из сплава а ч; гун измель ает, глобуггяаизируе сульфиды и укуеньшает общее их коли.(ества. Эта, а частности, сних<ает вязкосгь >кидкога тгтгг .II ) бла;Оп,;иятна ска:.,ывается на ere х<идкатекучести и ри заг(ивке Ан), Большинство чугунных отливок имеет сложную конфигурацию и тонкие стенки, поэтому жидкотекучесть имеет для литейного чугуна большое значение, 5 Снижение вязкости чугуна за счет г(рисутствия в нем кальция и магния, переходящих из предлагаемого сплава, облегчает выход газов из металла при выдержке в ковше и заливке. Это снижает возможность об10 рззования газовых раковин и пористасти в отливках, Присутствующий в предлагаемом сплаве никель переходит в жидкий чугун и уменьшает растворимость в нем азота, 15 Вследствие этого вероятность образования газовых раковин в отливке значительно уменьшается.

При садержанли а предлагаемом сплаве кальция и магния менее 0,003% англ не

20 обеспечиваюг в чугуне глобуляризации, измельчения и уменьшения колич ;.тва неметаллических сульфидных включений. В этом случае не достигается улучшение жидкотекучести и снижение количества усадочных и

25 газовых дефектов. Присутствие в сплаве кальция свыше 0,03 мас.,4 нецелесообразно. так как дальнейшего измельчения и глобуля ри за ци и сул ь >идoв, а также повышения жидкатекучести не наблюдает"0 ся. Магний при содержании его в сплаве свыше 0,015ß, также нецелесообразен, nocKольку он не ведет к дальнейшей десульфурации гу-уна и к уменьшению количества сульфлдоа, Дапаг(нительнагс повышения

35 жидкатекучести также не наблюдается, Наллчие в предлагаемом сплаве никеля а::а ичестве менее предлагаемого предела г,г ) . ) 0 5 М а С . "ГО ) И Е П р (г(В а д И 1 I< С -(И: К H M i 0 К О Л Ичества газовых раковин, IBK как такого ега

40 сгтдер><ан(ля, очевидно, недостаточно для уменьшения растворимости азота в жидком чугуне, В то же время присутствие в сплаве н -э<еля свыше 0,1 ь нецелесообразно ввиду гаго, чта уже при предлагаемом верхнем :5 пределе содержания никеля обеспечивается полное отсутствие газовых дефектов в

oIг1иаке.

При сравнении предлагаемого техниче50 ского решения с известным выявлена, что отличительными признаками данного тех.:iM«8ciKoro решения является введение а саста= известнога сплава кальция, магния и никеля при следующем соотношении ком55 панентов, мас. $: С 0,8 — 5,0; Si 0,2 — 2,2; Мп

0,2--2,0; Ч 0,05-2,0; С() 0,001-1,5; Сг 0,01—

2, ;, ; Р 0,4 — 1,4; Ti 0,05 — 4,0;, Со 0,002-0,25, Са

0,003-6,03; Мц 0,003-0,0 i5; Н(0,005-0,1. Fe э с T a i I t; н О 8 ..

169830 :

Известно введение в состав модификатора кальция и магния в сочетании с другими элементами, которое позволяет повысить механические свойства модифицируемого чугуна и усвоение Р3М, Извест но также введение в состав модификатор >в никеля, позволяющее повысить тверд;.ть и износостойкость чугуна либо пластичное ь и ударну:о вязкость. Однако введение кальция, магния и никеля в сочетании с другими компонентами обеспечивает повышение жидкотекучести чугуна и уменьшение газовых пороков в чугунной отливке.

Пример. В условиях опытно-экспериментального завода в 200 кг индукционной печи выплавлено несколько составов предлагаемого сплава с содержанием элементов на различных уровнях, а также сплав известного состава. Химические составы сплавов приведены в табл.1, Полученные варианты сплавов в количестве 30% от металлозавалки вводили s шихту при выплавке чугуна. Эти плавки проводились в индукционной печи емкостью 60 кг. От каждой плавки зал.:вались отливки цилиндрической форМы диаметром

15 см и высотой 45 см, а также гробы на жидкотекучесть (проба Нехендзи-Са арина и спираль Кери). Цилиндры разрезали вдоль оси для обнаружения газовых раковин и пористости, из плотной части отливок вырезали образцы для металлографического анализа сульфидных включений. Подсч-.—; сульфидов проводили на нетравлень>х шлифах линейным методбм.

Данные по общей загрязненности сул;фидами (I), относительному количеству глобуля рных сульфидов и их среднему размеру (а я), а также данные по жидкотекучести и наличию га-овых дефектов в отливках приведены в табл.2.

Из табл.2 видно, что в чугуне, выплавленном с использованием предлагаемого сплава (составы 2 — 5,8) общая загрязненность сульфидами и их средний размер заметно ниже, а процент глобулярных сульфидов, выше, чем в чугуне, выплавленном на известном сплаве (состав 1), Жидкотекучесть чугуна, выплавленного на предлагаемом сплаве, значительно выше, а литейных дефектов (газовых раковин, осевой пористости) не наблюдается. Исключением является чугун, для выплавки которого

0.8-5,0

0,2 — 2,2

0,2 — 2,0

0,05 — 2,0

0,001 — 1,5

0,01-2.0

0,4 — 1,4

0,05 — 4,0

0,002 — 0,25

0,003 — 0,3

0,003 — 0,015

0,005 — 0,1

Остальное применялся сплав соcTBBB 7, где содержание кальция, магния и никеля находится ниже н:,:кнего предела, В этом случае чугун и::;еет довольно низкую (на уровне чугуна, 5 выплавленного с использованием известного сплава) жидкотекучесть и в отливке имею;-,",.q газовые раковины.

Повышение содержания кальция и магн .я в сплаве выше предлагаемых пределов 0 (состав 6) нецелесаоара",íî, так как по сравнению с содержанием этих элементов на вер.:;не" пределе (состав 4) наблюдается да, в некоторое увеличение коли- ества и размера сульфидов, следовательно, снижение

15 жидкотекучести, Таким образом.. сплав для легирования и модифицирования чугуна повышает жидкотекучесть выплавляемого чугуна и устраняет газовые раковины и flopvcTocTb в

20 чугунных отлив::ах. Указанные преимущества позволяют и" пользовать предлагаемое техническое ре ление при выплавке фасонных чугунных о-.ливок различного назначения, 25 Бряк отливок по нитейнь;м дефектам, вызванным низкой жидкотекучестью (недол,BBM., спаям), а также по газовым раковинам и пор lcTocòè при исгользовании предлагаемо;о сплава снижа"-.тся в среднем на 50 jg.

30 ""ормула и";aбретения

Сплав для легиравания и модифицироE.=.,- ля чугуна, ".одерх:ащий углерод, кремний, марганец, ванадий, медь, хром., фосфор, титан. кобаль- и железо, о т л и ч а35 ю щ K и с я тем, что, с целью повышения

;кидкотекучести ч гуна, уменьшения газовы" раковин и пооисто .ти чугунны (,тливск, он дополнительно содержит кальций, маг.ний и никель при следующем соотношении

40 компонентов,:. ас,%::

Углерод

Кремний

Map,анец

Ванадий

45 Медь

Хром

Фосфор

Титан

Кобальт

5J Кальций магний

Никель

Железо

1

I jIj

Зсс

3»

1

l, 1 ° ас

I ф", 1

1

333 I

X I

3»

Ю 1

333 I

1

3

1*

I !

1 !

I

ОО О

Ю

СР

I

С:3 са3 а сО м

CI

Сй а

Ю Xj

I сО

СО сР э а

Ф

С3 а

СЗ

М

Сс

° \

СЭ м

СЭ

СЭ

С3 а сч сс\ сас

О1

СР а

СЪ с

» а

СР

1 аС

1

3.а

1

1 334 !

3I

1 М

1 С.)

1

I

3

I С) D а

D! с %

D сл

D и

СР а

СЪ

C 4

Сс"с

34 ч(ч, СО у

3

1

1

j3l 1

I Я I

L 1

4.) 1

1 !

1

1 ! 1

1 о

I»

X!

» »

СС3

j3j

М

Ц."й 33

Ф X

М Х

X >ч

X СС3

L.

> с : 2ы

Ф X т.

)X й

tIj X:

jIj

°а

>Я

Я dL

Л Э с„"3С

Ф Б й

22

Х >

I Х

L»

7Ф

X л Я и

7 3 3 311

Ц М

Ф X

Ъ- X

2

Ф О

Ц

2

t»

С33

Ссс

З

Х с.с !

»

3.3

333

m 3"

Я X .Х 3сс -1

„сс

1

I

I !

3

1 д Ф

1 °

1 О I

I 333

1 а

1 Й

П3

1 I1

I С3

I

1 И

1 333

I

1 X х

I

I

1

1

1

1

I !

I

1

I

1

L

1

I !

I

I

1 с !

) с\

СЗ

° ( а л

D .D сч сч

1698308

° ь

С!

Са, СР

L3L . а

СР

С3

СО а сэ

Iа3

° \ е4 с с.Э

j3I

2

С

jII

СО

1

3

I

I

lj

1

I

1

1

1

1

3

1

1

3

jl

1

1

3 !

I

1 !

I ! !

3 !

I

I !

I ! !

3

II

3

1 !

3 !

1

16a830,-;;

Таблица2

Сплав, использовавшийся для выплавки чугуна

Характеристики сульфиЛных вклочемий

Жидкотекучесть,мм

Лроба Нехендэи-Самарина

Спираль

Кери

I х10

Ф глобуляр" а ных сульфи- мкм дов

3,85

Известный 1

8,4

620

-32

t(«и« и»

«1!»

Газовые раковины,осевая порис-:ость

Нет

2,35 74

5 2

1069

710

Составитель A.Àêñåëüðîä

Редактор М;Недолуженко Техред М«Моргентал Корректор H.Ðåâñêàÿ

Заказ 4368 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рэушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Предлагаемый 2

4

5 б

2,20 75

3,00 67

2, 1О 77.

2,90 72

2,15 74

3,90 33

4,6 715

5,F 682

4,9 722

5, 3 . 708

5,2 720

8,2 618

1073

914

Наличие литейных дефектов в отливке

Газовые раковины,осевая пористость

Нет