Лгатура

 

Союз Советских

Социалистимеских

Республик

О П И С А Н И Е <ц вв ох

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13,02.76 (21) 2323192/02 (51) М. Кл.

С 22 С 35/00 с присоединением заявки №

Государственный комитет

Совета Министров СССР па делам иэооретеннй и открытий (23) Приоритет— (43) Опубликовано25.03.77.Бюллетень № 11 (53) УДК 669.168.(088.8) (45) Дата опубликования описания12.05.77

В. Г. Горенко, А. В. Клибус, Б. М. Ленинских, В. И. Жучков и И. A. Шрамченко (72) Авторы изобретения (54) ЛИГАТУРА

Изобретение относится к металлургии, в частности к ферросплавному производству.

В настоящее время для модифицирования стали применяются различные модификаторы и лигатуры, вес.%: 5

Известна лигатура, состоящая вес.%:

Бор 2,0-20,0

Р3М 5,0-35,0

Хром 5,0-20

Кремний 6,0-40,0 1О

Алюминий 0,2-8,0

Кальций 0,2-2,0

Железо 1,0-12,0

Углерод 0,03-0,3

Никель остальное.

Однако в данной лигатуре повышено содержание бора, РЗМ и хрома, что приводит к браку литья по отбелу. Высокое содержание бора приводит к образованию крупнодис. персионных включений и сложной тройной эв 20 тектики, содержащей бор, что приводит к уменьшению предела прочности на изгиб и стрелы прогиба. Повышенное содержание бора в комплексе с хромом при высокой концентрации Р3М приводит к появлению сво- 25 бодноструктурного цементита в тонких сечениях отливок.

Повышенное содержание алюминия в лигатуре приводит к появлению междендритного графита в структуре чугуна, и, какследствие, к снижению физико-механических свойств металла.

Целью изобретения является получение отливок с изотропной структурой, обеспечивающей повышение пределов прочности металла на разрыв и изгиб при одновременном снижении отбела.

Поставленная цель достигается вводом в состав лигатуры меди, кобальта, циркония и ниобия при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Бор 2,0-8,0

Р3М 01001 4 5

Хром 0,01-15,0

Кремний 4ß 1- 10

А JIIOMHHHfI 0,1-3,5

Кальций 0,1-2,5

Железо 0,5-.-8,0

Углерод 0,05-0,4

Медь 0,5-45,0

551401

Кобальт О, 5-7,0

Цирконий 0,01-10,0

Ниобий О, 1-25,0

Никель остальное.

Медь вводится в состав лигатуры как 5 графитизирующий и перлитообразуюший элемент. При содержании меди меньше 0,5% ее действие недостаточно: количество перлита в структуре не увеличивается, глубина отбела не уменьшается. Верхний предел кон- 10 центрации меди 45% обуславливается тем, что при превышении его в составе лигатуры, в структуре чугуна, она выделяется в виде самостоятельной фазы по границам графитных включений, что снижает физико-механи- ческие свойства чугуна.

Кобальт является графитизирующим элементом в чугуне. При содержании его в лигатуре до 0,5% модифицирующее действие кобальта незначительно. При повышении содержания в лигатуре до 7% кобальт уменьшает склонность чугуна к отбелу, способствует появлению более узкой переходной зоны с измельченной структурой, повышает прочность чугуна на растяжение. При содер- > жании кобальта в лигатуре более 7% повы— шение свойств чугуна не наблюдается.

Цирконий вводится для измельчения зерна, предотвращения отбела и повышения физико-механических свойств чугуна.

Модифицирующий эффект циркония достигается при концентрации его в сплаве не ниже 0,01%. При увеличении содержания циркония больше 10% он усиливает карбидообразующее действие хрома и бора. Это при- З водит к отбелу и снижению физико-механических свойств чугуна.

Ниобий в состав чугуна вводится для повышения квазиизотропности структуры металла. При содержании в лигатуре мень- 4П ше 0,1% ниобия, его действие как модификатора получается незначительным. При содержании в лигатуре go 25% ниобия он способствует измельчению первичной структуры чугуна и приводит к полученню в микро — 4 структуре более мелких включений графита, что повышает физико-механические свойства металла. При повышении содержания ниобия больше 20% дальнейшее повышение свойств чугуна не наблюдается. Ниобий, к тому же, в сером чугуне уменьшает склонность к отбелу.

Кальций в составе лигатуры необходим для обессеривания металла, алюминий для повышения точки плавления комплексного модификатора, повышения его модифицирую. щего действия, а также стабилизации перлита.

Влияние углерода и кремния на графитизацию чугуна в эвтектоидном интервале, а также на характер графита и величину эвтектического зерна заключается в том, что углерод и кремний способствуют графитизации в обоих температурных интервалах.

Углерод укрупняет графит, препятствует его междендритному распределению и размельчает эвтектическое зерно.

Никель является графитизирующим элементом в чугуне, и, легируя металлическую матрицу, улучшает физико-механические свойства металла. Наряду с медью, он также стабилизирует перлит.

Концентрация железа обусловлена технологическими условиями выплавки лигатуры и технологичностью модифицирования чугуна и стали.

Эффективность воздействия предлагаемой лигатуры на структуру и физико-механические свойства чугуна подтверждается следующим примером.

Исходный чугун выплавляется в индукционной электропечи. Химический состав чугуна следующий: вес.%: углерод 3,17; кремний 1,93; марганец 0,63; сера 0,05; фосфор 0,02; температура модифицировао ния — 1370-1410 С. Количество вводимой лигатуры во всех случаях составляет 0,25% от веса жидкого металла.

Всего опробованы три состава лигатур и один состав известной лигатуры.

Химический состав лигатур приведен в табл. 1.

551401

Таблица 1

Лигатуры

В P3M Ct 5 А Са Fe С Си Co Zr ЙЬ N1

Известная 15,33 3,12 12,45

37,74 7,32 1,74 11,02 0,21 ост

Предлагаемые

1 13,72 5,35 2,35 11,72 2,27 1,97 7,35 0,17 0,49 0,087 0,42 0,02

2 2,54 0,4 2,5

1 0,35 0,5 1,5 0,5 45,5 2,6 7,6 11,15

3 8,4 2 2,6 10 3,2 3 10 0,25 8,25 5,4 4 5 ступенчатых клиновых пробах с сечением от 2 до 2,0 мм.

20 Основные результаты испытаний образцов опытных плавок приведены в табл. 2.

Для оценки физико-механических свойств чугуна заливают специальные образцы.

Склонность чугуна к отбелу в тонких сечениях отливок определяется на специальных

Таблица 2

Исходный чугун

2,8

17,4

20,8

34,7 244

41,4 250

Известная

7-9

3,0

44,0 228

49,5 212

52,1 217

22,1

25,3

26,5

3,1

2-3

3,2

3,2

Из приведенных данных видно, чтосвойства исходного чугуна соответствовали примерно марке С4 18-36.

Модифицированный чугун с лигатурами описываемого состава обладает повышенными физико-механическими свойствами, которые превосходят аналитические свойства чугуна составом, соответствующим прототипу на 10-15%, с одновременным понижением склонности к отбелу в 2-3 раза.

4S ные металлы, хром, кремний, алюминий, кальций, железо, углерод, никель, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью получения в отливках изотропной структурь, она дополнительно содержит медь, кобальт, нио50 бий и цирконий при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Формула изобретения

Лигатура для модифицирования стали и чугуна, соцержащая бор. редкоземельПредлагаемые

1-я лигатура

2-я лигатура

3-я лигатура

Бор

РЗМ

Хром

Кремний

Алюминии

Кальций

Железо

Углерод

2,0-8, О

0,001-4 5

0,01-15,0

4,0-12,0

0,1-3,5

О, 1-2,5

0,5-8,0

О, 05-0,4

551401

Редактор P. Пурнам

Заказ 92/16 Тираж 802 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Медь

Кобальт цирконий

Ниобий

Никель

0,5-45,0

0,5-7,0

0,01-10,0

О, 1-25,0 остальное.

Источник информации, принятый во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

% 424903, М.Кл . С 22 С 35/00.

02.06.72.

Составитель Г. Саркисов

Техред А. Демьянова Корректор И. Гоксич