Лигатура для ковшовой обработки ковкого чугуна Советский патент 1984 года по МПК C22C35/00 

СХ5 4

оо ю

со Изобретение относится к черной металлургии, в частности к изыскан составов лигатур для ковшовой обработки ковкого чугуна. Известна лигатура 1 3 содержащ вес.%: Ванадий6-25 Кремний10-40 Марганец5-15 ХромДо 5 ЖелезоОстально Однако известная лигатура непри нима для легирования ковкого чугун вследствие высокого содержания в н карбидообразующих элементов - марганца и хрома. Наиболее близкой к изобретению является лигатура С2, содержащая вес.%: Ванадий15-35 Марганец7-20 Кремний1,5-25 ХромДо 5 Углерод0,5-1,5 Азот3-8 АлюминийДо 3 ЖелезоОстальное. Однако и данная лигатура неприм нима для легирования Ферритного . ковкого чугуна из-за высокого содержания марганца, хрома и азота. Повышенное содержание хрома приводи к увеличению в структуре количеств нераспавшихся эвтектических карбидов, что требует удлинения первой стадии отжига, цементит перлита также графитизируется с большим трудом. Азот, растворяясь в железе стабилизирует карбиды и обусловливает уменьшение скорости обеих стадий графитизации. Избыток марганца также стабилизирует первичный цементит и затрудняет графитизацию цементита перлита, в результате чего матрица отожженного чугуна имее включения эвтектического цементита Стойкость к повторному удару определяется структурой металлической основы. Наличие нераспавшихся карб дов железа (эвтектического цементи та) приводит к низким значениям ударно-усталостной прочности при многократно повторягацихся нагрузках Цель изобретения - повьш1ение стойкости ковкого чугуна многократ ным ударом. Поставленная цель достигается тем, что лигатура для ковшовой обработки ковкого чугуна, содержащая ванадий, марганец кремний, азот, алюминий и железо, дополнительно содержит барий и бор при следующем соотношении компонентов, вес.%: Ванадий15-35 Марганец0,15-5,0 Кремний30-50 Азот0,01-0,5 Алюминий0,1-3,0 Барий0,1-5,0 Бор0,5-3,0 ЖелезоОстальное Лигатуру изготавливают методом сплавления в тигле с кислой футеровкой индукционной электропечи ЛПЗ-6.7В. Требуемьй химический состав обеспечивают сплавлением феррованадия, азотированного ферромарганца, сили- . кобария, ферробора, силумина и ферросилиция. Угар элементов при сплавлении компонентов составляет,%: ванадий, 30; марганец 10; барий 10; бор 0,0-, азот 0,0, кремний lOj алюминий 20. Соответственно усвоение элементов составляет,%: ванадий 70; марганец 90; барий 90; бор 100; азот 100; кремний 90; алюминий 80. Температура плавления лигатуры 1250°С. Выбор количественного соотношения компонентов в предлагаемой лигатуре объясняется тем, что при содержании в лигатуре ванадия менее 15% будет низкая сопротивляемость чугуна разрушению многократным ударам, при содержании более 35% резко увеличивается температура плавления лигатуры. Марганец - азотированный марганец введен .из технологических соображений, как носитель азота. При содержании бария менее 0,1% ухудшается графитизация чугуна при отжиге, при содержании более 5% ухудшается растворимость лигатуры в чугуне из-за образования на поверхности ее кусков тугоплавких продуктов реакций бария с кислородом, серой и углеродом чугуна. При содержании бора менее 0,5% не обеспечивается ускорение графитизации чугуна при отжиге, при содержании более 3% тормозится графитизация при отжиге. При содержании азота менее 0,01% он не оказывает эффекта, при содержании более 0,5% - тормозит вторую стадию графитизации чугуна при отжиге. Оптимальное графитизирукицее

действие азот оказывает в сочетании с бором за счет образования субмикроскопических включений нитрида бора, изоморфных графиту и выполняющих роль центров графитизации при отжиге.

При содержании кремния менее 30 и более 50% увеличивается темпере гура плавления лигатуры и ухудшается ее усвоение чугунЬм.

При содержании алюминия 0,1% в лигатуре ухудшается графитизация чугуна при отжиге, при содержании более 3% ухудшается сопротивление разрушению многократным ударом за счет образования в чугуне пленки окиси алюминия.

Для испытаний готовят три состава предлагаемой и три состава известной лигатуры, химический состав которых приведен в табл.1.

Таблица 1

ЛИГАТУРА ДЛЯ КОВШОВОЙ ОБРАБОТКИ КОВКОГО ЧУГУНА, содержащая ванадий, марганец, кремний, азот, алюминий и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения стойкости ковкого чугуна многократным ударом, она дополнительно содержит барий и бор при следующем соотношении компонентов, мас.%; 15-35 Ванадий 0,15-5,0 Марганец 30-50 Кремний 0,01-0,5 Азот 0,1-3,0 Алюминий 0,1-5,0 Барий 0,5-3,0 Бор Железо Остальное

Лигатурами данных составов легируют в ковше чугун следующего состава, вес.%: С 2,78, Si 1,14,MnO,5V, 50,15; Р 0,14; Сг 0,09; Fe остальное. Лигатуру вводят в количестве 1-1,.5% от веса жидкого металла в ковше 35 (80 кг) с таким расчетом, чтобы концентрация ванадия в чугуне не превьпнала 0,5% свыше он начинает образовывать собственные карбиды. Чугун выплавляют дуплекс- процессом: 10-тон-40 ная водоохлаждаемая вагранка - 10тонная дуговая кислая электропечь. Разливку чугуна производят в сырые

80-85 80-85

90-130

формы из формовочной смеси. Из чугу на отливают пластины размером 130х х60х15, из которых изготавливают образцы 55x10x10 (без надреза) для испытаний на повторный удар. Отжиг производят по двухстадийному 36-часовому режиму. После отжига исследуют микроструктуру чугуна, а также ударно-усталостную прочность. Параллельно испытывают аналогичные свойства нелегированного чугуна и чугуна легированного известной лигатурой. Результаты испытаний приведены в табл.2 и 3.

Таблица 2

20 20

80 80

100 вуют о том, что предлагаемая лигату ра позволяет получать ферритный ковкий чугун без остаточного цемент та в структуре. Ударно-усталостная прочность этого чугуна в 3-4 раза выше ударно-усталостной прочности легированного известной лигатуры. Это приводит к высокому показателю экономии металла. Таким образом, предлагаемая лигатура може.т быть рекомендована

Таблиц для легирования ковкого чугуна, из которого изготавливают целый ряд деталей автомобильного, сельскохозяйственного и текстильного машиностроения, работающих в условиях многократных ударов. Экономия от использования пальцев режущего аппарата к зерноуборочному комбайну из ферритного ковкого чугуна и легированного ковкого чугуна на один комбайн составляет 129 руб.