Лигатура для чугуна Советский патент 1989 года по МПК C22C35/00 

Изобретение относится к металлургии, в частности к лигатурам для микролегирования и модифицирования износостойких чугунов, работающих в условиях коррозионно-эрозионного изнашивания, используемых для изготовления трубных заготовок.

Цель изобретения - повышение кольцевой прочности и коррозионно- эрозионной износостойкости микролегированного чугуна.

Лигатура для чугуна, содержащая никель, углерод, кремний, медь, хром, кобальт и железо, дополнительно содержит сурьму, бориды молибдена, нитриды алюминия и церий при следующем соотношении компонентов, мае .%:

Углерод1 2-5

Никель6,5-12

Кремний3-7,5

Медь

Хром

Кобальт

Сурьма

Бориды молибдена

Нитриды алюминия

Церий

Железо

3-7 1-3

0,1-0-5 12,2-16,5 И,3-16,1 10,5-13,7 5,1-11,20 Остальное

Введение сурьмы в количестве 12,2- 16,5 мас.% оказывает перлитизирующее влияние на структуру, упрочняет матрицу, повышает коррозионную стой- кость, что способствует поЕЬШ ению предела коррозионной усталости и коррозионно-эрозионной стойкости. При концентрации сурьмы до 12,2 нас,7, повышение коррозионно-эрозионной стойкости недостаточно, а при увеличении в составе лигатуры сурьмы более 16,5 мас.% снижаются пластиче502649

ские свойства обрабатываемого чугуна и его кольцевая прочность.

Введение боридов молибдена измельчает структуру и повышает ее гетерогенность и стабильность, увеличивает продолжительность сохранения модифицирующего эффекта, исключает образование междендритного графита, что значительно попьшает кольцевую прочность и коррозионно-эрозионную стойкость, с концентрации 1 1,3 мае.% отмечается измельчение структуры и повышение кольцевой прочности. Верхний предел концентрации боридов молибдена ограничен концентрацией 16,1 мас.%, выше которой сн1(жается стабильность микролегирующего эффекта, повышается содержание неметаллических включений по границам зерен и снижается коррозионно-эрозион- ная стойкость предел коррозионной усталости и механические свойства чугуна.

Нитриды алюминия в количестве 10,5-13,7 мас.% служат центрами гра- фитизации, обеспечивают повьппение ударной вязкости и кольцевой прочности при сохранении коррозиоино- зрозионной стойкости на высоком уров не. При концентрации нитридов алюминия в лигатуре до 10,5% их модифицирующий эффект и повьщ1ение кольцевой прочности чугуна недостаточны, а при увеличении содержания нитридов алюминия в лигатуре более 13,7% снижается однородность структуры, предел коррозионной усталости и кор- розионно-зрозионной стойкости.

Церий является химически активной модифицирующей добавкой, повышающей компактность графита и механические свойства чугуна, что значительно порышает кольцевую прочност и коррозиоино-эрозионную стойкость. С концентрации церия 5,1 мас.% отмечается повышение сфероидизации графита и повышение механических свойств. Верхний предел ограничен концентрацией П,2 мас.%, выше которой повьпиается отбел, снижаются уруго-пластические свойства и кольцевая прочность. Кремний в количестве 3-7 мас.% оказывает раскисляющее и рафинирующее влияние.

Лигатуру получают в открытых индукционных печах оплавлением чистых компонентов с ферросплавами.

15

20

25

30

35

40

45

50

55

перегревом расплава до 1350-1380°С и присадкой металлической сурьмы СуОО, боридов молибдена МоБИ-1 и нитридов алюминия ФЛ-23Н. При опытных плавках используют также ферросилиций ФС-75, углеродистый феррохром ФХ-650, медь Ml, никель НП1, феррокобальт,ферросилиций, бой электродов и стальной лом. Приготовление лигатуры начинают с загрузки меди, никеля и ::тального лома под слоем прокалениот о измельного боя электродов. После полного их расплавления сплав раскисляют ферросилицием ФС75 и присаживают углеродистый феррохром ФХ-650 и феррокобальт. Поспе перегрева расплава до 1360 С вводят механическую смесь модифицирующих добавок, порошков боридов, молибдена, нитридов алюминия и измельченных ферроцерия и металлической сурьмы. После вьщержки расплава я течение 2-5 мин с перемешиванием производят разливку лигатуры при 1270-1300 с.

Опытные плавки чугуна по составу, близкому к эктевтическому, содержащему, мас.%: марганец 0,, фосфор 0,04-0,6, хром 0,06-0,7, сера 0,05-0,08, проводили дуплекс-процессом в награнки-дуговой электропечи. Микролегирование чугуна проводили при выпуска расплава из в ковш при 1420--1450 С измельченной лигатуры фракции 2-10 в количестве 0,8% от массы расплава. В пр цессе разливки получали технологические пробы, отливки и цилиндрические заготовки диаметром мм. В табл.1 приведены составы известной и предложенной лигатур.

Измерения твердости проводят по методу Бриннеля переносными твердомерами статического де11ствия. Параметр шероховатости образцов в месте испытаний пе более 0,32 мкм.

В табл. 2 приведены результаты механических испытаний микролегированных чугунов oпытньLX плавок. Испытания на коррозионную усталость проводили на цилиндрических образцах на базе 10 циклов испытаний в воде, а на кольцевую пр .)ЧН(,к:ть - на литых трубных заготовках по стандартной методике в соответствии с методическими указаниями го .чч ;iii;uipTa СССР по проведению контроль)1,гх испытании за 1978 г.

5150

Формула изобретения

Лигатура для чугуна, содержащая никель, кремний, медь, хром, угле- род, кобальт, железо, отличаю- щ а я с я тем, что, с целью повыше-. ния кольцевой прочности и коррозион- но-эрозионной износостойкости микро- легированного чугуна, она дополнительно содержит сурьму, бориды молибдана, нитриды алюминия и церий при стедующем соотношении компонентов. :

6,5-12,0 3-7,5 3-7 1-3 1,2-5 0,1-0,5 12,2-16,5

олибдена 11,3-16,} алюминия 10,5-13,7 5,1-11,2

Остальное

Таблица 1

Изобретение относится к области металлургии. С целью повышения кольцевой прочности и коррозионно-эрозионной стойкости чугуна лигатура дополнительно содержит сурьму, бориды молибдена, нитриды алюминия и церий при следующем соотношении компонентов, мас.%: никель 6,5-12, кремний 3-7,5, медь 3-7, хром 1-3, кобальт 0,1-0,5, углерод 1,2-5, сурьма 12,2-16,5, бориды молибдена 11,3-16,11, нитриды алюминия 10,5-13,7 и железо - остальное. Предложенная лигатура обеспечивает более высокие характеристики кольцевой прочности и коррозионно-эрозионной стойкости микролегированному чугуну, чем известная лигатура. 2 табл.