Лигатура Советский патент 1989 года по МПК C22C35/00 

Изобретение относится к металлургии, в частности к лигатурам для получения микролегировднных чугунов для литых износостойких заготовок.

Цель изобретения - повьпчение прочности, контактной выносливости и износостойкости чугуна.

Лигатура, содержащая медь, алюминий, фосфор и железо, дополнительно содержит олово, клрбонитриды ниобия и циркония при след то1 1ем соотношении компонентов, мас.%:

Медь Алюминий Фосфор Карбонитриды ниобия

12-25

5-10

18-25

10-19

Карбонитриды циркония 7-25 Олово2-13

Железо12-17

Введение олова в состав лигатуры повышает микротвердость матрицы чугуна, что способствует улучшению износостойкости и прочностных свойств чугуна. При увеличении содержания олова более 13 мас.% снижается жид- котекучесть и однородность чугуна, что ухудшает износостойкость, а при концентрации олова в лигатуре до 2 мас.% микротвердость матрицы чугуна в отливках недостаточна.

Карбонитриды ниобия измельчают структуру, повышают фрикаионнчто теп-СЬ

СО

;о

:о

ji(4:i оик-ость, ткердос.ть и mкpoтвep- дость чугуна, что снижает иянос при Греции. . KOHUeHTpaipiH карбонит- ридов ниобия до 10 мас.% повышение микротвердости матрицы недостаточ-, но, а при увеличении концентрации карбонитридов ниобия более 19 мас.% повышается содержание нестабильных фаз в структуре, с нижаются механические свойства и износостойкость чугуна. Максимальной концентрации карбонитридов ниобия в лигатуре долно соответствовать минимальное содержание в ней карбонитридов циркония.

Дополнительный ввод в состав лигатуры карбонитридов циркония обусловлен их высокой модифицирующей способностью, повьшшнием плотности, однородности структуры и механических свойств чугуна.

Нижний предел их содержания в лигатуре (7 мас.%) обусловлен их влиянием на повьш ение износостойкости и механических свойств чугуна. При концентрации карбонитридов циркония более 2-5 мас.% отмечаются выделения неметаллических включений по границам зерен, снижается однородность структуры, стабильность механических свойств и износостойкости чугуна. Углерод снижает микротведость матрицы и износостойкость чугна, поэтому он исключен из состава

лигатуры. I

Алюминий способствует раскислению, модифицированию структуры и повышению механических свойств чугуна.

91903

НИИ, снижаются механические свойства и износостойкость чугуна.

Содержание меди в лигатуре ограничено концентрацией 25 мае.7,, выше которой усиливается его графитизи- рующее влияние, снижаются однородность структуры, микротвердость матрицы и механические свойства чугу- Q на. При концентрации меди до 12 мас.% увеличивается первичное зерно матрицы, снижаются плотность, контактная выносливость и износостойкость чугуна.

15 Для выплавки лигатур используют материалы следующих марок: медь М1, алюминий АЧ-0, олово 01, доменный феррофосфат ФФ, карбонитриды ниобия НОБН-1Н и брикеты карбонитридов

20 циркония ФЦрБН.

Опытные плавки лигатур проведены в открытых индукционных печах с тиглями емкостью 150 кг и перегревом расплава до 1080-1160°С. Карбонитри25 ды ниобия и циркония в виде порошков вводят после расплавления других компонентов и рафинирования рас пла- ва. Разливку лигатур производят в плоские металлические изложницы.

30 Лигатуру испытывают при микролегировании ваграночного чугуна следующего химического состава, мас.%: углерод 3,6, к земний 1,8, марганец 0.7, фосфор до 0,08, сера до 0,12,

35 никель до 0.2, железо - остальное.

.Пигатуру вводят в ковш при выпуске чугуна из вагранки под струю при наполнении ковша металлом на 1/3 его высоты в ко.иичестве 0,63% от массы

Изобретение относится к металлургии ,в частности, к составам лигатур для микролегирования чугуна при производстве износостойких литых заготовок. Цель изобретения - повышение прочности, контактной выносливости и износостойкости чугуна. Лигатура содержит медь, алюминий, фосфор, олово, карбонитриды ниобия и циркония и железо при следующем содержании компонентов, мас.%: медь 12-25

алюминий 5-10

фосфор 18-25

карбонитриды ниобия 10-19

карбонитриды циркония 7-25

олово 2-13

железо 12-17. Дополнительный ввод в состав лигатуры олова и карбонитридов ниобия и циркония способствует повышению в 1,3-1,5 раза механических свойств и контактной выносливости чугуна и в 5-6 раз его износостойкости за счет повышения микротвердости его матрицы, однородности и стабильности структурных составляющих. 2 табл.

При концентрации его в лигатуре более 40 заливаемого расплава. 10 мас.% усиливается его графити- зирующее влияние, снижается микротвердость матрицы, ухудшается форма графита в структуре и механические свойства чугуна. При концентрации в дЗ лигатуре алюминия до 5 мас.% его раскисляющее и модифицирующее влияние недостаточно, а механические свойства чугуна низкие.

Фосфор в лигатуре способствует JQ повышению перлитизации матрицы и механических свойств чугуна. При концентрации фосфора в лигатуре до

18 мас.% снижаются содержание перлита в структуре, микротвердость мат- 55 рицы и механические свойства чугуна. При концентрации фосфора в лига- туре более 25 мас.% увеличивается

количество неметаллических включеВ табл. 1 приведены тур, используемых для ваний износостойкого ч плавок.

В табл. 2 приведены влиянии лигатур извест лагаемого составов на и фрикционные свойства

Испытания на контак вость проводят в соотв ГОСТ 2860-65 на машине испытаний при определе контактной выносливост лов. Цилиндрические об с выступом в центре ши диаметром 15+0,01 м танием последовательно токарной обработг.е с о ишифованию без ожогов

заливаемого расплава.

В табл. 1 приведены составы лигатур, используемых для микролегиро- ваний износостойкого чугуна опытных плавок.

В табл. 2 приведены лянные о влиянии лигатур известного и предлагаемого составов на механические и фрикционные свойства чугуна.

Испытания на контактную выносливость проводят в соответствии с ГОСТ 2860-65 на машине МИД-1. База испытаний при определении предела контактной выносливости 5,0-10 циклов. Цилиндрические образцы ф 10 мм с выступом в центре шириной 8 мм и диаметром 15+0,01 мм перед испытанием последовательно подвергают токарной обработг.е с охлаждением, ишифованию без ожогов и метролог-п51

ческому контролю. Точность изготовления образцов - не ниже 6 квалите- та.

Оценку коэффициента трений и фрик- ;ционно-изноСных СВОЙСТВ ПРОВОДЯТ на установке УМТ-1М в соответствии с известной методикой на кольцевых ббразцах высотой 15+0,2 мм, а износ при торцовом трении определяют на машине МТЛ-2 на цилиндрических образцах 011,3 мм при удельной нагрузке 1 МПа.

Как видно из табл. 2, предлагаемая лигатура обеспечивает более высокие характеристики микротвердости, прочности,контактной выносливости и износостойкости чугуна в отливках.

919036

Формула изобретения Лигатура, содержащая медь, алюми НИИ, фосфор и железо, о т л и ч а .. ю щ а я с я тем, что, с целью повы- ь

шения прочности, контактной выносливости и износостойкости чугуна, она дополнительно содержит олово, карбонитриды ниобия и циркония при 10 следующем соотношении компонентов, мае. %:

Медь12-25

Алюминий 5-10 Фосфор18-25

15 Карбонитриды ниобия

20

Карбонитриды циркония Олово Жел е 3 о

10-19

7-25

2-13

12-17

Таблица 1

Таблица 2