Лигатура для чугуна Советский патент 1990 года по МПК C22C35/00 

Изобретение относится к металлургии, в частности к лигатурам для производства высокопрочных чугунов для отливок.

Цель изобретения - повышение технологических свойств и эксплуатационной стойкости чугуна.

Пример. Плавки лигатур проводят в открытых индукционных печах известным методом сплавления чистых металлов с ферросплавами под слоем древесного угля. Сначала загружают медь МО, никель НП1, феррониобий ФНб55с, металлический хром Х99Б, кобальт и древесный уголь. После раскисления перегретого до 1280-1ЗОО С расплава его раскисляют ферросилицием ФС90 и присаживают никельмагние- вую лигатуру и висмут ВиО.

После перемешивания расплава его разливают в плоские металлические

изложницы. Лигатуру измельчают до фракции 0,1-3,5 мм„

В табл. 1 приведены химические составы лигатур опытных плавок.

В дуговых печах ДС 1,5 выплавляют чугун доэвтектического состава, содержащего, мае.: углерод 2,95; кремний 1,62; марганец 0,35i фосфор 0,05J сера 0,о4; хром 0,03, азот 0,03 и железо остальное. При выпуске расплава из печи в ковш вводят измельченную лигатуру составов 1-6, приведенных в табл. 1. Температура расплава при выпуске из печи ЙбО-ЙЗО С.

В табл. 2 приведены результаты испытаний механических и эксплуатационных свойств чугунов, обработанных лигатурами предлагаемого и известного составов в количестве 0,Ц2% от массы обрабатываемого расплава. Механичес2

О1

СХ)

ел

00

NJ

1

кие испытания проводят на образцах

10 мм и 10 f10x55 мм типа 12, технологические испытания - на решет чатых и звездообразных технологических пробах и цилиндрических образцах для ударно-усталостных испытаний.

Содержание компонентов в предЛага емой лигатуре принято исходя из следующих закономерностей их влияния на чугун.

Дополнительное влияние ниобия в количестве Il.j-Hjl мас. микроле- гирует матрицу, упрочняя и измельчая ее, повышает плотность чугуна и его технологические и эксплуатационные свойства При концентрации ниобия до 11,3 мас. повышение технологической и эксплуатационной стойкости недостаточно, а при увеличении содер жания ниобия более 1,1 масД снижается однородность структуры, увеличи ваются остаточные термические напряжения и снижаются эксплуатационные свойства.

Магний .обеспечивает сфероидизацию графита и неметаллических включений в чугуне, способствуя повышению плот нести и пластичности свойств, прочностных и эксплуатационных свойств. Верхний предел концентрации магния ограничен содержанием 13 мас.%, выше которого увеличивается отбел и неоднородность структуры, увеличиваются остаточные термические напряжения в отливках и снижаются технологические свойства. При содержании магния в лигатуре до 10,5 мас.% его модифицирующий эффект и повышение эксплуатационных свойств недостаточны.

Медь, углерод и кремний являются графитизирующими компонентами, повышающими стабильность структуры и экс плуатационных свойств чугуна в отлив ках. Их концентрация, как и отбеливающего компонента (хром 1-3 мас.), принята исходя из практики производства лигатур для обработки чугунов с повышенными упруго-пластическими и технологическими свойствами.

853714

Содержание кобальта, обеспечивающего снижение термических напряжений в отливках и повышение технологических свойств чугуна, повышено до 12,2- 15,5 мас.. При концентрации кобальта до 12,2 масД технологические и эксплуатационные свойства чугуна недостаточны, а при концентрации ко- IQ бальта более 15,5 масД снижаются литейные свойства чугуна и трещино- стойкость отливок, что приводит к снижению механических и эксплуатационных свойств чугуна. 15 Висмут в количестве 2,1-3,7 мас.% является поверхностно-активным модифицирующим компонентом, измельчающим структуру и способствующим повышению технологических и эксплуатационных . 20 свойств. Его модифицирующее влияние начинает сказываться от концентрации в лигатуре 2,1 мас., а при концент-- рации висмута более 3,7 мас. усиливается отбел и неоднородность струк- 25 туры чугуна,, снижается трещиностой- кость, увеличиваются, термические напряжения и уменьшаются эксплуатационные характеристики чугуна.

Как видно из табл. 2, предлагае- 30 мая лигатура обеспечивает чугуну до- эвтектического состава более высокие технологические и эксплуатационные свойства, чем известная лигатура. Формула изобретения Лигатура для чугуна, содержащая никель, кремний, хром, медь, углерод, кобальт и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения технологических свойств и экс- Q плуатационной стойкости чугуна, она дополнительно содержит ниобий,магний и висмут при следующем соотношении компонентов, мас.1:

Никель .5-12

дс Кремний 3-7,5 Медь3-5,0

Хром1-3,0

Кобальт 12,2-15,5 Углерод1,2-5,0

Ниобий11,3-1,1

№гний10,5-13,0

Висмут2,1-3,7

Железо Остальное

50

Т а б л ,и ц а 1

Изобретение относится к металлургии. Цель - повышение технологических свойств и эксплуатационной стойкости чугуна. Лигатура содержит никель, кремний, хром, медь, углерод, кобальт, ниобий, магний, висмут и железо при следующем соотношение компонентов, мас.% : никель 5-12

кремний 3-7,5

медь 3-5

хром 1-3

кобальт 12,2-15,5

углерод 1,2-5,0

ниобий 11,3-14,1

магний 10,5-13,0

висмут 2,1-3,7

железо остальное. Эксплуатационная стойкость чугуна при контактно-ударном нагружении составляет 542-586 циклов, а предел выносливости при консольном изгибе 515-538 МПа. 2 табл.

мая 1

Предлагаемая

6,5 7,1 6,1

370

65

18

0.4

Остальное

255

1550

430

150-180