Лигатура для чугуна Советский патент 1987 года по МПК C22C35/00 

1129

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов лигатур для улучшения свойств чугуна.

Цель изобретения - повышение меха- нических свойств чугуна и увеличение продолжительности модифицирующего эффекта.

Лигатуру выплавляют в открытых индукционных электропечах емкостью 150 кг с использованием смеси ферросилиция, ферроникеля, электролитической меди, феррохрома углеродистого, кобальта, боя электродов, стального

лома и боридов кальция. При достижении температуры 1370 С в расплав вво- ,дят нитриды церия, выдерживают 3- 7 мин и проводят разливку в плоские изложницы.

Измельченную до фракции 3-10 мл лигатуру присаживают в чугун во время слива его из плавильной печи в ковш в количестве 0,03-0,1% от массы расплава. Лигатура усваивается без пиро- эффекта.

Бориды кальция введены в лигатуру b количестве 1,5-15 мас.% как эффек- тивная модифицирующая добавка для чугуна, повышающая однородность и стабильность структуры и устраняющая образование в ней черных пятей и междендритного графита, способствующая увеличению изолированности и компактности графита и других составляющих

структуры, а также повыгаенкю механических характеристик чугуна в отливках, особенно пластических свойств. При концентрации боридов кальция до 1,5 мас.% модифицирующий эффект проявляется слабо и пластические свойст ва чугуна в отливках находятся на низком уровне, а при увеличении концентрации боридов кальция более

35

40

Вследствие достаточно полного усвоения лигатуры жидким чугуном и высокой однородности модифицирования удельный расход лигатуры снижается на 30-50% в сравнении с известной.

Опытные плавки чугуна доэвтекти- ческого состава проводят в индукционной открытой электропечи с перегревом, расплава на 300-380 с Bbmte температуры ликвидуса. Модифицирование чугуна производят при выпуске

15 мас.% снижается стабильность моди- расплава в ковши при 1400-1430 С изфицирующего эффекта, увеличивается количество неметаллических включений и снижаются механические свойства чугуна.

Нитрида церия в количестве 1,3- 7,5 мас.% существенно измельчают структурные сЬставлякяцие, снижают газовую пористость и повышают равномерность модифицирования, усвояемость лигатуры расплавленным металлом и продолжительность сохранения модифицирующего эффекта лигатурй, что обеспечивает повышение относительного удлинения и ударной вязкости чугуна

мельченной лигатурой в количестве 0,03-0,1% от массы чугуна. В процессе разливки модифицированного чугуна лигатурами составов 1-7 (табл.1) по ,- стандартным методикам отливали образцы для механических испытаний, микроисследований структуры и технологических проб.

55

В табл. 2 приведены результаты исследования модифицирующего эффекта и механических свойств чугуна в отливках при использовании известной и предложенной лигатур.

5

0

20

25

30

35

40

в отливках. При концентрации нитридов церия до 1,3 мас.% измельчение структуры и повышение пластических свойств недостаточное, а при увеличении концентрации нитридов церия более 7,5 мас.% повышается угар металла и снижаются однородность структуры, механические и эксплуатационные свойства чугуна в отливках.

Содержание других компонентов выбрано в соответствии с принятым содержанием их в лигатурах, используемых для модифицирования чугуна, с повышенными пластическими свойствами. Эффективное содержание кремния в лигатуре составляет 3-7,5 мас.%, углерода 1,2-6 мас.% и меди 1-7 мас„%. Такая концентрация графитизирующих компонентов при содержании хрома от 1 до 3 мас.% повышает равномерность и стабильность модифицирования чугуна, способствует повышению механических свойств.

Наличие в лигатуре 0,2-0,5 мас.% кобальта способствует повышению стабильности модифицирования и механических освойств. При увеличении концентрации кобальта более 0,5 мас.% повьшается температура плавления лигатуры. При концентрации до 0,2 мас.% стабильность модифицирования низкая.

Вследствие достаточно полного усвоения лигатуры жидким чугуном и высокой однородности модифицирования удельный расход лигатуры снижается на 30-50% в сравнении с известной.

Опытные плавки чугуна доэвтекти- ческого состава проводят в индукционной открытой электропечи с перегревом, расплава на 300-380 с Bbmte температуры ликвидуса. Модифицирование чугуна производят при выпуске

расплава в ковши при 1400-1430 С измельченной лигатурой в количестве 0,03-0,1% от массы чугуна. В процессе разливки модифицированного чугуна лигатурами составов 1-7 (табл.1) по ,- стандартным методикам отливали образцы для механических испытаний, микроисследований структуры и технологических проб.

В табл. 2 приведены результаты исследования модифицирующего эффекта и механических свойств чугуна в отливках при использовании известной и предложенной лигатур.

Металлографические исследования показали, что лигатуры с боридами кальция и нитридами церия позволяют получить более мелкозернистую структуру металлической основы и компактный графит в отливках.

Ударную вяз кость определяют на образцах типа 12 на маятниковом копре, а исследования шлифов - на рентгеновском микроанализаторе.

Как видно из табл. 2, чугун, обработанный предложенной лигатурой, содержащей дополнительно бориды кальция и нитриды церия, обладает более высокими механическими свойствами, а модифт1цирующий эффект сохраняется более продолжительное время, чем при модифицировании известной лигатурой.

Никель

Кремний

Медь

Хром

Углерод

Кобальт

Бориды кальция

Нитриды церия

Железо

Осталь- Осталь- Осталь- Осталь- Остальное ное ное ное нее

Формула изобретения

Лигатура для чугуна, содержащая никель, кремний, медь, хром, углерод, кобальт и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения механических свойств чугуна и увеличения продолжительности модифицирующего эффекта, она дополнительно содержит бориды кальция и нитриды церия при следующем соотнощении компонентой, мас.%:

5

0

Никель

К1№мний

Медь

Хром

Углерод

Кобальт

Бориды кальция

Нитриды церия

Железо

3,0-7,0 3,0-7,5 1,0-7,0 1,0-3,0 1,2-5,0 0,2-0,5 1,5-15,0 1.3-7,5 Остальное

Таблица 1

Осталь- 0с- ное таль- ное

Составитель Н.Косторной Редактор Н.Егорова Техред Л.Олейник Корректор В.Бутяга

Заказ 564/28 . Тираж 605Подписное

ВНИИГШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Т а б л и ц а 2

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при модифицировании механических свойств чугуна и увеличении продолжительности модифицирующего эффекта. Новая лигатура содержит, мас.%: никель 3-7; кремний 3-7,5; медь 1-7; хром 1-3,0; углерод 1,2-5,0; кобальт 0,2-0,5; бориды кальция 1,5-15,0; нитриды церия 1,3-7,5; железо остальное. Дополнительный ввод в состав лигатуры бо- ридов кальция и нитридов церия обеспечивает после использования предложенной лигатуры повьшение механических свойств чугуна 6 с 335 до 415- 460 МПа, В с 3,8-5,4 до 8,3-14,7%, d с 0,53-0,65 до 0,8-1,2 МДж/м и увеличивает продолжительность модифицирующего эффекта с 10,5-12,4 до 16,2- с 24 мин. 2 табл. Э со 4 00 О1 QO