Лигатура
Ц e::.сю.-:ная
ОП ИС
Союз Советских
Социалистических
Республик (11) Бс:Ц. 391
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 08.12. 75(21) 2196373/02 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано25.03.77.Бюллетень № 11 (45) Дата опубликования описания 26.04.77 (5;) И. Кл.
С 22 С 9/01
Государственный иомитет
Совета Министров СССР па делам изасретений и открытий (53) УДК 669.71 1 78 1 2 96 2 95 2 92 3 -О 1 8.2 (088.8) (72) Авторы изобретения
В. Г. Горенко и В. Ф. Дурандин
Институт проблем литья AH Украинской CCP (71) Заявитель (54) ЛИГАТУРА
Изобретение относится к цветной металлургии и литейному производству,в частности к вопросу получения сплавов на основе меди и использованию этих сплавов для повышения свойств алюминиевых бронз. 5
Известна лигатура для получения сплавов на основе алюминия следующего химического состава, вес. %:
Медь 29-35
Марганец 4,5-5, 5 0
Титан 1,5-2,5
Алюминий . Остальное 11 .
Недостатко". известной лигатуры является низкое содержание меди.
Известна лигатура, используемая для полу-15 чения алюминиевых бронз.
Она имеет следующий химический состав, вес. %:
Медь 50,0-67,0
Алюминий 35, 0-50 0 (2), 20
Эта лигатура позволяет вводить в состав алюминиевой бронзы алюминий и обеспечивает уменьшение его угара и образование плен по сравнению с вводом в базовый расплав чистого алюминия. Однако эта лигатура не 25 рте н 1 н с т;.- х t-r! ч е с мед
А НИЕ содержит модифицирующих и легирующих элементов, которые могли бы измельчить первичную микроструктуру бронзы и повысить ее прочностные и антифрикционные свойства, Цель изобретения — разработка состава сплава с легирующе-модифицирующимдействием на обрабатываемый металл, обеспечивающего измельчение фаз микроструктуры, повышение прочностных и особенно антифрикционных свойств алюминиевых брона.
Зто достигается за счет ввода в состав сплава железа, бора, циркония, титана и ванадия, при следующем соотношении компонентов, вес.%:
Алюминий О, 1-60,0
Железо О, 1-1 5, О
Бор 0,001-2,0
Цирконий 0,001-1,2
Титан 0,00 1-1,2
Ванадий 0,001-2,5
Медь Остальное.
Ввод в состав сплава алюминия способствует уменьшению температуры его плавления и повышает степень усвоения базовым металлом. Железо способствует образованию
551391
При содержании в сплаве больше 2,0% бора наблюдается незначительное повышение изн<>состойкости при одновременном снижении прочностных свойств.
Титан и цирконий способствуют уменьшению величины первичного зерна и повышеник твердости и износостойкости бронзы при сохранении высоких пластических характеристик. Ограничение количества этих элементов в сплаве 1,2% объясняется тем, что при большем их содержании наблюдается интенсивное уменьшение пластичности бронз при почти неизменных прочностных и антифрикционных свойствах.
Ванадий способствует измельчению фаз в микроструктуре бронзы. Он обеспечивает повышение твердости и прочности твердого раствора алюминия в меди. При содержании ванадия в сплаве больше 2;5% не наблюдается роста антифрикционных и прочностных свойств бронзы, в то же время пластические свойства металла снижаются. Лигатуры выплавляли в индукционной печи ЛП 63 из чистых первичных материалов.
Химический состав и температуры плавления используемых в исследованиях лигатур приведены в табл.
Таблица 1
ТемпвХимический состав, вес. %
Обозначение лигатуры ратура плавлео си ле
5l,8
33,8
52,6
Остальное
580
770
12,7
1,22 0,02
1,36 0,01
0,41
0,01
670
IV
53,4
12,9
0,02
0,01
675
54,3
12,4 0,72 1, 13
0,02 0,.01
0,01 0,01
685
52 9 12,6 0,02 0,88
660
ЧИ
55,6 12,8
0,01 0,02
0,02 0,01
0,01
2,2
680
Ч111
56,8
12,3
0,87
1,8
695
Из данных табл. 1 видно, что составы с обозначением Т и И соответствуют лига- 50 туре-прототипу, а сплавы II I- "Ш-легирующемодифицирующим сплавам предлагаемого состава с различным содержанием элементов.
Из таблицы видно, что все сплавы имеют примерно одинаковые температуры плавления, S5 а это обеспечивает почти одинаковое усвоение используемых лигатур.
Все лигатуры применялись для изготовления алюминиевых бронз. Для этого в печи
МГП-102 в графитовом тигле плавят медь бо твердой фазы PeAQ Нижний предел по содержанию алюминйя и железа, соответственно по 0,1, определяется тем, что при меньшем содержании этих элементов не наблюдается их заметное влияние на микрострук-g туру и свойства алюминиевых бронз. При содержании в сплаве алюминия и железа в количествах больших,чем установленный верхний предел, не наблюдается повышения прочностных и антифрикционных свойств алюмини- )Q евых бронз. В то же время снижаются пластические свойства и появляется хрупкость металла.
Присутствие в составе сплава бора, циркония, титана и ванадия обеспечивает модифи- 15 цирующе-легирующее его действие на микроструктуру и свойства алюминиевых бронз. Содержание в составе сплава меньше 0,001% этих элементов не оказывает влияния на изменение дисперности фаз микроструктуры и 20 свойства бронз.
Ввод в состав легирующе-модифицирующего сплава бора способствует повышению твердости, уменьшению величины частиц и увеличению количества частиц на основе же- лезо-алюминиевых соединений, что приводит к повышению антифрикционных свойств бронз. и перегревают ее до 1160-1200 С. С поо верхности зеркала металла счищают шлак и загружают необходимое количество лигатуры, которую графитовым стержнем прижимают к дну тигля, и после растворения лигатуры металл интенсивно перемешивают. При вводе лигатуры, содержащей алюминий, протекает экзотермическая реакция, и поэтому полученную бронзу не надо дополнительно подогревать. Металлу дают возможность постоять
5-10 мин, счищают шлак, сливают в подогретый разливочный ковш и разливают по
551391
5 формам с опытными отливками. После остывания отливки очишают и из них изготавливают образцы для исследован.я микроструктуры и для определения прочностных и антифрикционных свойств алюминиевых бронз.
Химический состав и свойства полученных алюминиевых бронз приведены в табл. 2.
Металлографические исследования бронз показали, что ввод в их состав до 0,1 А титана или циркония, до 0,15 Ь бора и до
0,35 Ь ванадия способствует измельчению всех фаз и особенно первичной микрострукту6 ры. Наибольшее влияние на измельчение фаз оказывает ввод в состав бронз бора, который позволяет уменьшить размер твердых фаз в 2,0-2,5 раза.
Из данных в табл. 2 видно, что все полученные бронзы имеют примерно одинаковый химический состав и отличаются, в основном, количеством микродобавок. Установлено, что ввод этих добавок позволяет повысить прочностные свойства, твердость и износостойкость бронз, при некотором снижении их пластичности.
551391
+ вт1 1
om
o z o х а.
Щ 1О f» ж О
Ю с о
С4 тО IQ
o o (CI т 1
1Д IQ о о гч CD
CO СО
o o
1» I» СО т-1 т т-1 т
0-0 О О ж СО т-1 о o o o
@ Л
Х о
С1 О
О о>
1 т-1 т-1 т-1 ф т-т
Ст " т-1 и
Ст3 т-1
CD СО
СЧ Ф т- т-1
m О СО ". К СО
m Ю 1- 1- сО В О 1 1
I 1
1 1 - - - 1 (I
I т-1 я о о
o o
0 0 О.
1 Ооо î о
О
Ю т-1
0) О
O O . O О О„ о
o o
1 I т-1 с1 ca CC O O O
O O О О„ о o o o o д % О О 0 . CD
Ст СО С,1 С,т C) СО Д СО т» 1Д СО 1
О3 д Ж R CD CD а е о т
Й Щ
