Лигатура

 

Изобретение относится к металлургии и машиностроению и может быть использовано при производстве отливок из чугуна и стали с улучшенными физико-механическими свойствами. Предложена лигатура, содержащая кремний, цирконий, железо и дополнительно вольфрам, алюминий, магний и кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%: кремний 27-35; цирконий 19-38; вольфрам 0,3-28; алюминий 3-6; магний 2-5; кальций 0,1; железо - остальное. Техническим результатом изобретения является возможность использования лигатуры для раскисления, модифицирования и легирования стали, модифицирования и легирования чугуна в отливках. 5 табл.

Изобретение относится к металлургии и машиностроению и может быть использовано при производстве отливок из чугуна и стали с улучшенными физико-механическими свойствами.

Известна лигатура для улучшения свойств стали (а.с. 855047) следующего состава, вес.%: РЗМ - 15-30 Цирконий - 20-35 Кремний - 25-40 Алюминий - 1-6 Кальций - 0,8-5 Магний - 0,5-5 Железо - Остальное Недостаток лигатуры состоит в повышенном содержании РЗМ, что ограничивает ее применение.

Известен сплав для модифицирования быстрорежущей стали (а.с. 565946) следующего состава, вес.%: Цирконий - 30-50
Кремний - 20-35
Кальций - 5-15
Магний - 2-10
Алюминий - 1-5
Азот - 3-15
Железо - Остальное
Недостатком указанного сплава является наличие в нем большого количества азота, что ограничивает область применения сплава.

В качестве прототипа принят модификатор для улучшения свойств чугуна (а. с. 645975), следующего состава, вес.%:
Кремний - 33-65
Цирконий - 12-25
Марганец - 7-11
РЗМ - 5-18
Барий - 1-6
Стронций - 0,2-5
Железо - 5,8-6,3
Недостатками данного модификатора являются невысокие механические свойства чугуна, недостаточное графитизирующее действие при высоких скоростях охлаждения отливок, например, при литье в кокиль, и, как следствие, ограниченное применение.

Задачей изобретения является расширение области применения лигатуры для стали, чугунов и цветных сплавов, использование ее для раскисления, модифицирования и легирования стали, модифицирования и легирования чугуна в отливках.

Техническим результатом изобретения является получение лигатуры, используемой для раскисления, модифицирования и легирования чугуна и стали, повышение их механических свойств.

Указанный технический результат достигается тем, что предлагаемая лигатура, содержащая кремний, цирконий и железо, дополнительно содержит вольфрам, алюминий, магний и кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Кремний - 27-35
Цирконий - 19-38
Вольфрам - 0,3-28
Алюминий - 3-6
Магний - 2-5
Кальций - 0,1
Железо - Остальное
В качестве исходного материала использовали циркониевый концентрат (преимущественно бадделеит) Алгоминского месторождения (Хабаровский край) состава, указанного в табл. 1 и вольфрамовый концентрат (шеелит) Лермонтовского месторождения (Хабаровский край) состава, указанного в табл. 2.

Пример 1. Изготовление лигатуры. В дуговой двухфазной электропечи в футерованном графитовом тигле алюмотермическим способом выплавляют лигатуру на шихте, состоящей из циркониевого концентрата, алюминиевой стружки, ферросилиция и известняка. Шихта вводится по ходу плавки. По окончании ввода шихты расплав перегревают в течение 5-7 мин. Плавку ведут на "блок". Слиток лигатуры отделяют от шлака и дробят до кусков размерами 5-10 мм. Температура плавления лигатуры составляет 1160-1190^oС. Состав, полученный по данному примеру, приведен в табл. 3 (состав 4).

Чугун состава 3,0-3,3% С; 1,7-2,0% Si; 0,4-0,5% Mn; до 0,1% Р и до 0,03% S выплавляют в индукционной печи ИСТ-0,06, лигатуру состава 4 вводят в печь после расплавления и заливают пробы цилиндрической формы диаметром 30 мм в сухие песчаные формы. Исследуют удельный вес, твердость, прочность на разрыв и структуру. Количество лигатуры варьируют в пределах от 0,1 до 3,0%. Результаты испытаний приведены в табл. 4.

Пример 2. В дуговой электропечи алюмотермическим способом выплавляют лигатуру на шихте, состоящей из циркониевого и вольфрамового концентратов, ферросилиция, алюминиевой стружки и известняка состава 5, приведенного в табл. 3.

Сталь 3 выплавляют в печи ИСТ 0,06 с кислой футеровкой. Лигатуру в количестве 0,05-0,5 мас.% вводят в печь перед выпуском. В песчаные формы отливают клиновые пробы на механические испытания, исследуют ударную вязкость, прочность на разрыв и твердость. Результаты исследований приведены в табл. 5.

Формула изобретения

Лигатура, включающая цирконий, кремний и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит вольфрам, алюминий, магний и кальций при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Кремний - 27-35
Цирконий - 19-38
Вольфрам - 0,3-28
Алюминий - 3-6
Магний - 2-5
Кальций - 0,1
Железо - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2