Лигатура Советский патент 1987 года по МПК C22C35/00 

113

Изобретение относится к литейному производству, а именно к изысканию составов лигатур для производства отливок из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом.

Цель изобретения - повышение степени усвоения сфероидизирующих и легирующих элементов, стабилизация свойств в разностенных сечениях отливок.

Предложенная лигатура содержит мас.%;

Церий 0,2-0,8

Магний4-10

Кремний10-25

Барий4-8

Стронций1,5-4,5

Углерод2,0-4,5

Марганец,25-45

ЖелезоОстальное

Обоснование выбранных пределов содержания ингредиентов (установлено экспериментально).

Церий способствует стабилизации шаровидной фор№. графита. При содержании церия в лигатуре менее 0,2% снижается сфероидизирующий эффект и графит вместо правильной шаровидной формы принимает компактную, а при содержании церия в лигатуре более 0,8% увеличивается склонность ВЧШГ к отбелу.

Магний - сфероидизатор графита и одновременно рафинирует расплав от вредных примесей: серы, кислорода, азота. Содержание магния ниже 4% не обеспечивает получение полностью шаровидной формы графита, при содержании Mg более .10%, снижается степень усвоения магния и ухудшаются условия модифицирования жидкого чугуна.

Стронций обеспечивает получение равномерных свойств в разностенных отливках с толщиной стенки от 10 до 40 мм, а также препятствует разложению эвтектоидного цементита перлита в массивных сечениях отливок, препятствуя ферритизапии металлической основы, т.е. способствует нормализации последней. Критерием оценки однородности неметаллической основы по сечению отливки является твердость.

При содержании кремния в лиг ату- ре менее 10% уменьшается эффективность графитизации чугуна, образуется структурно-свободный цементит, который не устраняется вторичным модифицированием, а при содержании бо62

лее 25% уменьшается удельный вес лигатуры, степень усвоения элементов и сфероидизации графита.

Содержание бария в лигатуре в количёстве 4-8% обеспечивает получение отливок без отбела и является оптимальным. Кроме этого, барий совместно с церием и магнием усиливает эффект сфероидизации графита. Присутствне стронция в составе лигатуры обеспечивает получение одинаковых свойств в различных стенках отливки. Нижний предел выбран исходя из минимального количества для получения

стабильных результатов в стенке тол- ш,иной 40 и 10 мм. Верхнее ограничение сйязано с некоторым ухудшением формы графитовых включений в массивных сечениях отливки.

I

Углерод в составе лигатуры способствует увеличению центров кристаллизации графитной фазы, что благоприятно сказывается на распределении и

размерах графитных включений в металлической матрице, а также на снижении температуры плавления лигатуры. Содержание углерода в лигатуре менее 2% оказывает незначительное влияние

на зарождение центров кристаллизации графита, а при содержании более 4,5% ухудшается степень усвоения углерода в лигатуре, резко увеличивается количество графитных включений, что от35

рицательно сказывается на прочностных свойствах чугуна.

Марганец является перлитизатором металлической- матрицы. Содержание

40 марганца в количестве 25-45% обеспечивает не только стабильную перлитну структуру, но и позволяет получать удельный вес лигатуры не менее 4,8 г/см, чем обеспечивается актив45 ное взаимодействие между жидким металлом и лигатурой. При этом, нет необходимости в создании специальных способов ее ввода в жидкий чугун. Содержание марганца в лигатуре менее

50 25% снижает ее удельный вес и увеличивает склонность.чугуна к феррити- зации, а при содержании более 45% очень трудно корректировать химический состав ВЧШГ, в связи с наличием

55 марганца в исходных л::уейных чугунах а также повышенной схл.онностг.} чугуна к отбелу. Присутствие в лигатуре церия, магния, бария резко у;.елич1 Еа ет ее десульфи руюа;укз способность.

Пример. Лигатуру получают в индукционной печи ИСТ-0,06. В качестве шихтовых матеоиалов используют церий в виде ферроцерия (ТУ 48-4- -280-73), магний первичный Мг95 (гост 804-72); кремний в виде электрогенного ферросилиция ФС 75 (гост 1415-78), барий в ферроси- ликобария ФС 60 Еа 22 (ТУ 14-5-160-84) стронций в виде гексафторсиликата стронция (ТУ 6-08-3620-74), марганец в виде ферромарганца Мн1 (ГОСТ 4755- --70). Содержание углерода доводят путем введения завалку мелкодробленного боя электродов. Железо доводится до заданных пределов завалкой в шихту литейного чугуна ЛК1 (гост 4832-79).

На дно тигеля индукционнойпечи

засыпают мелкодробленный бой электро- 20 ет получить полностью перлитную стру- дов и смешивают последний с гексафтор- ктуру чугуна с пределом прочности бо- силикатом стронция ферроцерий, а за- лее 650 МПа. Предлагаемую лигатуру

тем все остальные компоненты шихты. Плавку ведут при 1250°С. В качестве покровного флюса для обеспечения не- во-згорания магния используют поваренную соль (NaCl). После расплавления шихты и доводки ее по химсоставу разливают по изложницам. Химический Состав приведен в табл. I.

К легкоокисляюР1имся элементам в. предложенной лигатуре относят церий, магний, барий, являющиеся сфероидиза- торами графита в чугуне. Легирующими элементами являются марганец и стронций, обеспечивающие в комплексе перлитную структуру металлической основы и равномерные свойства в разностенных отливках.

Для сравнения в известном сплаве легкоокисляющимися элементами являются магний, кальций, барий, РЗМ, а легирующими - медь и марганец.

Испытание известного сплава и предложенной лигатуры показывают, что предложенный состав обеспечивает усвоение ее чугуном при более низких температурах без образования тугоплавкого шлака, а свойства чугуна в раз- личных сечениях отличаются незначительно. В то время, как известный сплав дает большой разброс значений механических свойств по сечениям различной толщины. Одновременно с этим

себестоимость предлагаемой лигатуры ниже себестоимости известного сплава,

Результаты механических испытаний чугунов с шаровидным графитом, в литом состоянии, полученных при модифицировании с помощью известной и предлагаемой лигатур, а также степень усвоения сферодизирующих и легирующих элементов расплавом чугуна представлены соответственно в табл. 2 и 3.

Таким образом, для получения ВЧИГ предложена лигатура на основе марганца с удельным весом 4,8-5,8 г/см

и

температурой плавления 945-1050 С, 15 которая не требует специальных способов ввода ее в жидкий чугун и имеет относительно низкую стоимость. При,- этом данная лигатура обладает высоким сфероидизируюиим эффектом и позволя

можно отнести к категорий тяжелых лигатур. Однако, она может успешно использоваться и при внутриформенном модифицировании, хотя наиболее предпочтительно с экономической точки зрения использовать ее для модифицирования в ковше. Целесообразно использовать данную лигатуру при выплавке высокопрочного чугуна с применением в шихте металлизованных железорудных окатьш1ей.

Формула изобретения

Лигатура, преимущественно для получения чугунных отливок, содержаш.ая кремний, магний, барий, марганец, углерод и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения степени усвоения сфероидизиру- ющих и легирующих компонентов, стабилизации свойств в разностенных се- чениях отливок, она дополнительно содержит стронций и церий при следующем соотношении компонентов, мас.%: Кремний10-20

Магний4-10

Барий4-8

Марганец25-45

Углерод2,0-4,5

Стронций1,5-4,5

ЦерийО,.2-0,8

ЖелезоОстальное

При обработке в ковше жидкого чугуна известным модификатором имеет место образование тугоплавкого шлака, в результате чего часть лигатуры приварилась к днищу ковша.

ВНИИПИ Заказ 2183/27

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, А

Таблица

Таблица

Тираж 605

Подписное

Изобретение относится к литейному производству, а именно изысканию новых составов лигатур для производ ства отливок из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Целью изобретения является повьшение степени усвоения сфероидизирующих и легирующих компонентов, стабилизация свойств в разностенных сечениях отливок и снижение себестоимости чугуна. Предложенная лигатура содержит, мас.%: кремний 10-25; магний 4-10; барий 4-8; марганец 25-45; углерод 2,0- 4,5; стронций 1,5-4,5; церий 0,2-0,8j железо остальное. Предложенная лигатура обладает высоким сфероидизирую- щим эффектом и позволяет получить полностью перлитную структуру чугуна с преде.пом прочности более 650 МПа. 3 табл. I сл сосо 00 ос 0 1 I ш«