Лигатура

 

Сущность изобретения: для повышения износостойкости и эксплуатационной стойкости лигатура, содержащая кремний, марганец , молибден, вольфрам, никель, титан, медь, углерод и железо, дополнительно содержит бор, иттрий и один элемент, выбранный из группы, содержащей кобальт и тантал при следующем соотношении компонентов , мас.%: кремний 5-12, медь 0,2-2,0, марганец 0,6-5, никель 0,5-9,0, углерод 0,1- 1,0, титан 0,03-0,3, бор 16-19, иттрий 0,3- 2,0, молибден 21,5-41, вольфрам 0,1-5, один элемент из группы, содержащей кобальт и тантал 0,5-3,0 и железо -остальное. 2 табл.

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (я)5 С 22 С 35/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4931224/02 (22) 23,04.91 (46) 23.03.93, Бюл. bh 11 (71) Гомельский политехнический институт (72) M.È. Карпенко (56) Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1071656, кл, С 22 С 35/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР

М 1258864, кл. С 22 С 35/00, 1986. (54) ЛИГАТУРА (57) Сущность изобретения: для повышения износостойкости и эксплуатационной стойИзобретение относится к металлургии, в частности к вспомогательным материалам, присаживаемым в жидкие сплавы, содержащие в качестве основы железо, для повышения износостойкости и эксплуатационной стойкости., Цель изобретения — повышение износостойкости и эксплуатационной стойкости.

Поставленная цель достигается тем, что лигатура, содержащая кремний, марганец, никель, медь, титан, молибден, вольфрам и железо, дополнительно содержит бор, иттрий и один элемент из группы, содержащей . кобальт и тантал, при следующем соотношении компонентов, мас,g:

Кремний 5,0-12

Углерод 0,1 — 1

Марганец 0,6 — 5

Никель 0,5 — 9

Медь 0,2-2

Титан 0,03 — 0,3

Молибден 21,5 — 41

Вольфрам 0.1 — 5 кости лигатура, содержащая кремний, марганец, молибден, вольфрам, никель, титан, медь, углерод и железо. дополнительно содержит бор, иттрий и один элемент, выбран- ный из группы, содержащей кобальт и тантал при следующем соотношении компонентов, мас. (,: кремний 5-12, медь 0,2-2,0, марганец 0,6 — 5, никель 0,5 — 9,0, углерод 0,1—

1,0, титан 0,03 — 0,3, бор 16 — 19, иттрий 0,3—

2,0, молибден 21,5-41, вольфрам 0,1-5, один элемент из группы, содержащей кобальт и тантал 0,5 — 3,0 и железо — остальное, 2 табл.

Бор 16,0 — 19

Один элемент из группы, содержащей кобальт и тантал 0,5 — 3

Иттрий 0,3 — 2

Железо Остальное

Ъ

Существенными отличиями предложен- р ного технического решения является введение микролегирующих компонентов — бора и элемента из группы, содержащей кобальт и тантал, и присадка модификатора-иттрия в количестве 0,3 — 2 мас.Я„что существенно (Л повышает износостойкость и эксплуатаци- К) онную стойкость чугуна.

Дополнительное введение иттрия обусловлено его высокой модифицирующей способностью и химической активностью, сфероидизирующим влиянием и измельчением структуры, что обеспечивает повышение износостойкости и эксплуатационной стойкости. При его концентрации до 0,3; модифицирующий и сфероидизирующий эффекты недостаточны и эксплуатационная

1803452 стойкость чугуна низкая. Верхний предел концентрации иттрия обусловлен увеличением угара, концентрации неметаллических включений и стабильности эксплуатационных свойств.

Бор и медь, находящиеся в виде альфараствора бора и медь-бористой эвтектики, растворяются в аустените, что искажает его кристаллическую решетку, вызывает дисперсионное твердение, чем улучшает упруго-вязкие свойства, износостойкость и эксплуатационную стойкость. Однако при увеличении концентрации бора более 16 и меди более 0,5 снижаются однородность и дисперсность структуры, механические и эксплуатационные свойства.

Металл из группы, содержащей кобальт и тантал, микролегирует и упрочняет матрицу, повышает износостойкость и эксплуатационные свойства. Их влияние на упрочнение матрицы и повышение эксплуатационных свойств начинает сказываться с концентрации 0,5 . При увеличении их концентрации более З ухудшаются характеристики дисперсности структуры, износостойкости и эксплуатационных свойств чугуна, Молибден (2.1,5-41 g и вольфрам (0,1—

5 ) — основные легирующее компоненты, стабилизирующие микротвердость и прочностные свойства и эксплуатационную стойкость. При увеличении их концентрации выше верхних пределов ухудшается процесс растворения лигатуры, снижается стабильность структуры и эксплуатационных свойств, Углерод и кремний улучшают трещиностойкость и технологические свойства, но являются компонентами с высокой графитизирующей способностью, поэтому их содержание ограничено соответственно 1,0 и 12 . При увеличении их концентрации выше этих пределов снижаются микротвердость, износостойкость и эксплуатационные свойства.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Плавки лигатур проводят в открытых индукционных печах сплавлением ферромолибдена ФМо1, ферросилиция ФС75, ферробора ФБ17, ферровольфрама ФВ80а, ферротантала ФТа1, феррокобальта ФК-2, никеля Н ПЗ, меди МО, ферротитана ФТи30 и металлического иттрия Итт2, Температура перегрева расплава в печи — 1450 — 1480 С.

Ферротитан и металлический иттрий вводят в разливочный ковш. Разливку лигатур производят в плоские металлические изложницы.

В табл, 1 приведены составы лигатур

on ытн ых плавок.

Лигатуры используют при выплавке чугуна доэвтектического состава дуплекс-про0,5 — 3;

0,3-2;

Остальное цессом, В вагранке получают чугун с температурой 1380-1400 С, а в дуговой печи его перегревают до температуры 1480 — 1500 С и легируют феррохромом. Присадку лигатур производят при выпуске чугуна из электропечи в раздаточный ковш в количестве 0,5 от массы заливаемого расплава. Температура модифицирования чугуна 1430 -1450 С. Получение технологических проб, износостойких

10 отливок и образцов для механических испытаний производят в сырые песчаные формы.

В табл, 2 приведены механические и эксплуатационные свойства модифицированных износостойких чугунов. Исходный

"5 чугун перед модифицированием содержал, мас. : углерод 2,48; кремний 0,53; марганец

1,2; хром 10,5; никель 0,8, фосфор 0,06; сера

0,02; кальций 0,02 и железо — остальное.

Износостойкость определяют на цилин20 дрических образцах yf 10 мм по методу испытаний на изнашивание при ударе через абразивную ленту в паре с контробразцами, изготовленными из стали 45: Абразивная лента — из тканевой шлифовальной шкурки

25 типа 2 по ГОСТ 5009-82 с абразивным материалом из нормального электрокорунда марки 15А зернистостью 15 — П по ГОСТ 3647 — 80.

Микротвердость определяют на приборе ПМТ-З, а предел коррозионной усталости

30 — на цилиндрических образцах типа У111 при испытании в водной среде на базе 10 циклов, Как видно из данных табл. 2, предлагаемая лигатура обеспечивает более высокие

35 характеристики износостойкости и эксплуатационных свойств чугуну, чем известная. .Формула изобретения

Лигатура, содержащая кремний, углерод, марганец, никель, медь, титан, молиб40 ден, вольфрам йжелезо,отличающаяся тем, что, с целью повышения износостойкости и эксплуатационной стойкости, она дополнительно содержит бор, иттрий и один элемент из группы, содержащей кобальт и

45 тантал, при следующем соотношении ком-: понентов. мас. :

Кремний 5 — 12;

Углерод 0,1 — 1;

Марганец 0,6-5;

Никель 0,5 — 9;

Медь 0,2 — 2;

Титан 0,03 — 0.3;

Молибден 21,5-41;

Вольфрам 0,1-5;

Бор 16 — 19;

Один элемент из группы, содержащей кобальт и тантал .

Иттрий

Желез о

1803452

Таблица 1

Со е жание компонентов мас.

Сосбор желеиттрий вольфрам ко- титан балы молибден тав лигатуры крем- марний ганец никель медь титан углерод зо

0,5

0.3

0,1

0,2 0,03

21,5

5 0,6

0,5

0,1 остальное

1,6

:3,0 то же

1 °

0,5

1,7

3,0

0,3

0,3

3,3

3,2

Таблица 2

Э ксплуатацион стои кость, циклов

Предел коррозионной усталости, МПа

Микротвердость, МПа

Износостойкость, . мм

Предел выпосливости при изгибе, МПа

Предел прочности при изгибе, МПа

Лигатура

5662

5817

5032

5021

5686

5035

0,046

0,042

0,039

0,045

0,040

0,038

0,072

0,074

0,048

0,045

0,076

2

4

6

8

11/Изв./

Составитель М.Карпенко

Редактор А,Полионова Техред M.Moðãåíòàë Корректор В,Петращ

Заказ 1034 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб„4/5

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

3

5

7

9

11

/изв.

0,5

1,0

0,1

0.5

1,0

0,05

0,07

1,6

1,7

0,7

12

12

4

13

14

878

686

638

681

3,5

5,0

0,6

3,2

5,0

0,3

0,4

5,3

5,7

0,8

7,1

9,0

0,5

6,5

9,0

0,4

0,4

9,2

9,5

1,5

1,2

2,0

0,2

1,1

2,0

0,1

0,1

2,3

2,1

1,7

0,11

0,30

0.03

0,14

0,30

0,02

0,01

0,35

0,32

0,2

346

351

337

231

317

285

17

19

16

18

19

11

13

22,2

414

21,5

28,4

41,0

42

44

17,1

16,8

27,8

3,3

5,0

0,1

3,2

5,0

0,05

0,05

5,2

5,3

3,3

568

571

532

572

487

492

516

480

1,3

2,0

0,3

1,5

2,0

0,2

0,2

2,1

2,2

1637

1598

1568

1370