ЛИГАТУРА Российский патент 2014 года по МПК C22C35/00 C21C1/10 

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при получении высокопрочного чугуна с шаровидным графитом без структурно свободного цементита в литом состоянии.

Известна лигатура следующего состава в вес.%:

Барий 10-30 Кальций 7-30 Кремний 1-15 Алюминий 30-70 Редкоземельные металлы 2-35 Железо Остальное

(Авторское свидетельство СССР №561745, кл. С22С 35/00).

Однако недостатками данного изобретения является то, что наличие кальция в лигатуре вызывает ошлакование в процессе модифицирования и тепловую потерю жидкого чугуна, наличие кальция, железа, кремния обуславливает высокую температуру плавления лигатуры и нестабильность получения модифицирования. Кроме того, при использовании этой лигатуры практически невозможно устранение отбела в тонких сечениях отливки (менее 7-9 мм).

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является лигатура следующего состава в вес.%:

Редкоземельные металлы 28-35 Кремний 45-47 Иттрий 3-4 Алюминий 4-6 Кальций 3-4 Железо Остальное

(Справочник по чугунному литью, изд. 3-е, Л.: «Машиностроение», 1978 г., с. 243-246).

Однако недостатками этой лигатуры являются нестабильность эффекта модифицирования, вызванная высокой температурой плавления (1420-1450°С), большой расход РЗМ для получения шаровидного графита 2,5-3,0% от веса жидкого металла, склонность чугуна к отбелу в тонких сечениях отливки /менее 5-7 мм/.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение механических свойств чугуна и устранение отбела в тонкостенных отливках.

Поставленная задача достигается тем, что лигатура, содержащая редкоземельные металлы, кремний и алюминий, согласно изобретению дополнительно содержит скандий при следующем соотношении компонентов вес.%:

Редкоземельные металлы 10-20 Кремний 20-30 Скандий 1-3 Алюминий Остальное

В составе редкоземельных металлов лигатура содержит 1-3 вес.% лантана.

Таким образом, недостатки, присущие известной лигатуре, устраняются, исключается из ее состава кальций, уменьшается содержание кремний и РЗМ, снижается температура плавления для достижения равномерного распределения компонентов лигатуры в жидком чугуне, устраняется склонность чугуна к отбелу в тонкостенных отливках толщиной 5-7 мм.

Алюминий способствует равномерному распределению сфероидизирующих элементов во время выплавки лигатуры, снижает резко температуру плавления (800-900°C).

Лигатуру получают путем расплавления алюминия 900-1000°C и растворения в нем остальных компонентов лигатуры.

Полученную лигатуру вводят на дно ковша с криолитом в количестве (0,1-0,2%) 2,0-2,5% от веса жидкого металла, затем заполняют ее жидким чугуном 3,4-3,8% С, 1,5-2,0% Si, 0,5-0,8% Mu, 0,1-0,12% P, 0,05-0,07% S.

Примеры реализации способа.

В таблице 1 приведены результаты механических испытаний, замера глубины отбела и металлографического анализа чугунов, модифицированных предлагаемой лигатурой.

Количество введенных лигатур предлагаемой и прототипа - 2,5% от веса жидкого металла.

Сравнительные испытания механических свойств показали, что для получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом без отбела в тонкостенных отливках необходима добавка предлагаемой лигатуры 2,0-2,5% от веса жидкого металла. Для получения максимального эффекта модифицирования чугунов при помощи лигатуры прототипа требуется ввести ее в жидкий чугун в количестве 3,0 вес.%. При этом в сечении отливки 0,5-1,1 мм наблюдается отбел, см. табл.2.

Расход дорогостоящего РЗМ уменьшается в 2 раза по сравнению с прототипом.

В отличие от лигатуры прототипа предлагаемая лигатура хорошо усваивается в чугуне при 1350-1400°С, эффект модифицирования стабилен.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при получении высокопрочного чугуна с шаровидным графитом без структурно свободного цементита в литом состоянии. Лигатура содержит, вес.%: редкоземельные металлы 10-20, кремний 20-30, скандий 1-3, алюминий остальное. Лигатура содержит 1-3 вес.% лантана в составе редкоземельных металлов. Изобретение позволяет повысить механические свойства чугуна и устранить отбел в тонкостенных отливках. 1 з.п. ф-лы, 1 пр., 2 табл.

1. Лигатура, содержащая редкоземельные металлы, кремний и алюминий, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит скандий при следующем соотношении компонентов, вес.%:
редкоземельные металлы 10-20 кремний 20-30 скандий 1-3 алюминий остальное

2. Лигатура по п.1, отличающаяся тем, что она содержит 1-3 вес.% лантана в составе редкоземельных металлов.