Лигатура для высокопрочного чугуна Советский патент 1984 года по МПК C22C35/00 

Vl

a:t j

00 Изобретение относится к металлу гии, в частности к изысканию микро добавок в жидкий чугун, предназначенных для улучшения служебных ха рактеристик деталей судовых дизел Известна лигатура ij для чугу содержащая , мае.%: Углерод0,1-2,5 Кремний10-20 Хром 15-25 Ванадий20-45 Никель15-35 Медь0,1-10 ЖелезоОстальное Указанная лигатура обеспечивает высокое легирование чугуна и повышение его механических свойств, од нако она не обеспечивает ввод комп лекса легирующих элементов в высок прочный чугун, улучшающий износост кость чугуна в условиях КОррОЗИОНно-механического износа. Наиболее близкой к предлагаемой по достигаемому результату являтетс лигатура для чугуна, содержащая, мае.%: Медь 35-40 Кремний . 15-20 марганец6-10 Фосфор5-8 Хром5-7 Кальций0,2-1,5 Молибден2-4 Ванадий1,5-2,5 Титан1,5-2,0 Иттрий0,05-0,15 Железо . Остальное Лигатура легкоплавкая, хорошо, у ваивается и повышает механические и износостойкие свойства серого чу гуна 2 , Недостатками известной лигатуры являются отсутствие никеля и малое содержание молибдена, что делает е неэффективной в условиях корровион но-механического износа колец. Цель изобретения - повышение стойкости против коррозионно-механ чесАого износа и термоупругости чу гуна. Поставленная цель достигается тем, что лигатура для высокопрочно чугуна, содержащая медь, кремний, хром, фосфор, молибден, ванадий и железо, дополнительно содержит никель и редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, мас.%: Медь25-35 Кремний5-7 Хром2-3 Фосфор8-10 Молибден15-18 Ванадий4-5 Никель12-16 Редкоземельные металлы0,1-2 ЖелезоОстальное Использование предлагаемой лигатуры позволит получить высокопрочный чугУН с повышенными термоупру-, гими и износостойкими свойствами, Медь измельчает и упрочняет перлит металлической основы, способствует установлению режима избирательного переноса при трении. Кремний способствует вторичной модификации высокопрочного чугуна и образованию графита оптимальной формы и размера,хром образованию сложных карбидов и повышению гетерогенности структуры,фосфор необходим для получения в чугуне двойной фосфидной эвтектики,увеличения жидкотекучести чугуна при некотором снижении температуры металла при вводе лигатуры и для повышения хрупкости лигатуры. Молибден и никель сильно повышают стойкость чугуна к продуктам сгорания сернистого топлива и термоупругость колец, ванадий производит раскисляющее действие и повышает плотность отливки, РЗМ дополнительно модифицируют и повышают его механические свойства. Ввод этих элементов позволяет получить высокопрочный чугун с оптимальной формой графитовых включений, высокоизносостойкой и коррозионностойкой металлической матрицей, что обеспечивает чугуну высокую работоспособность в условиях коррозионно-механического износа, Пример, Предлагаемую лигатуру выплавляют в индукционных печах марок МГП-102 и ИЛТ-1 путем сплавления меди фосфористой, кремния металлического, феррохрома, ферромолибдена, феррованадия, никеля и лигатуры с высоким содержанием РЗМ, Выплавку производят при 1540-1550 С, Температуру проверяют термопарой погружения группы ПП, Последовательность ввода компонентов в печь следующая: медь фосфористая, никель, феррохром, феррованадий, ферромолибден, кремний и РЗМ (перед выпуском), Разливку осуществляют слоем 10-15 мм на песчано-глинистую подушку. Затем лигатуру дробят на гранулы 10-12 мм. Перед вводом в чугун лигатуру подогревают до 750-800С, затем подают на желоб вагранки. После этого чугун подвергается модифицированию в автоклаве магнием. Температура плавления лигатуры 1220-1240С, температура Угуна на выпуске из вагранки 1390 - 1430°С, Лигатуру вводят в .количестве 1,5% по весу от жидкого чугуна. Усваивается 95 100% лигатуры за счет большого времени выдержки чугуна в автоклаве,, подогрева лигатуры перед вводом, ее легкоплавкости и высокой температуры чугуна на выпуске из вагранки, а также перемешивания чугуна в автоклаве при модифицировании магнием.

После этого отливают пробы для химического анализа и испытания механических и износостойких свойств.

В табл. 1 приведен химический состав испытываемой лигатуры.

Исследуют механические свойства полученных чугунов по ГОСТ 1412-72. Износостойкие свойства проверяют на машине трения СМЦ-2 по схеме ролик колодка. Ролики во всех случаях изготавливают из чугуна СЧ 25, колодки - из высокопрочных Чугунов, полученных с применением лигатур. Испытания проводят при скорости скольжения 1 м/с, давлении 80 кгс/см -, граничная смазка маслом Н12В2 с 1 об.% концентрированной серной кислоты. Серную кислоту вводят для иммитации условий работы поршневых колец дизеля при использовании высокосернистого тяжелого топлива.

Термоупругость проверяют по потере упругих свойств колец дизеля 6ЧН 26/34 диаметром 260 мм при повышенной температуре. Поршневые кольца, сжимают до цилиндрического состояния и помещают в электропечь сопротивления на 12 ч при . Замеряют изменение зазора в замке в свободном состоянии после нагрева и выдержки . I

В табл. 2 приведены химический состав и свойства чугунов.

Таким образом, как следует из данных табл. 2, предлагаемая лигатура по комплексу свойств имеет преимущество по сравнению с известной.

Годовой экономический эффект от использования предлагаемой лигатуры

составит 753 тыс.руб.

Г

Таблица

ЛИГАТУРА ДЛЯ ВЫСОКОПРОЧНОГО ЧУГУНА, содержащая медь, кремний. хром, фосфор, молибден, ванадий и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения стойкости против корроэионно-механического износа и термоупругости чугуна, она дополнительно содержит никель и редкоземельные металлы при следующем соотнс иении компонентов, мас.%: 25-35 Медь 5-7 Кремний 2-3 Хром 8-10 Фосфор 15-18 Молибден 4-5 Ванадий 12-16 Никель Редкоземельные i 0,1-2 металлы Остальное Железе

3,36 2,390,70 0,20

Без лигатуры

С лигатурой предлагаемой

расчету

Таблица 2

0,37

Продолжен ие т а бл.2