Лигатура для чугуна Советский патент 1991 года по МПК C22C35/00 

Изобретение относится к металлургии, в частности к лигатурам для производства деталей из чугуна с повышенными пластическими свойствами.

Цель изобретения - повышение упругих свойств, технологической пластичности, удароустойчивости и продолжительности модифицирующего эффекта.

Лигатуру выплавляют в открытых индукционных электропечах емкостью 150 кг с использованием смеси ферросилиция, ферроникеля, электрической меди, феррохрома, углеродистого кобальта, боя электродов, стального лома и боридов иттрия. При достижении температуры 1370°С в расплав вводят нитриды магния, выдерживают 1-3

мин и производят разливку в плоские изложницы.

Опытные плавки чугуна доэвтектического состава, содержащего, мас.%: углерод 2,8; кремний 1,35; марганец 0,72; хром 0,1; никель 0,2; фосфор 0,1; сера 0,12; железо - остальное, производили в индукционной от- кытой электропечи с перегревом расплава на 300-380°С выше температуры ликвидуса. Модифицирование чугуна проводили при выпуске расплава в ковши при 1400-1430°С измельченной лигатурой в количестве 0,08- 0,1% от массы чугуна. В процессе разливки модифицированного чугуна лигатурами предлагаемых и известного составов (табл.1) по стандартным методикам отливали образцы для механических испытаний и

( О СО

ся о

микроисследований структуры и технологических проб.

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

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

Ударную вязкость определяли на образцах типа 12 по ГОСТ 9454-78 на маятниковом копре МК-ЗОМ, а исследования шлифов - на рентгеновском микроанализаторе.

Бориды иттрия введены в предлагаемую лигатуру в количестве 1,5-15 мас.% как эффективная модифицирующая добазка для чугуна, повышающая однородность и стабильность структуры и устраняющая образование в ней черных пятен и междендритного графита, способствующая увеличению изолированности и компактности графита и других составляющих структу- ры и повышению механических характеристик чугуна в отливках, особенно пластических свойств. При концентрации боридов иттрия до 1,5 мае % модифицирующий эффект проявляется слабо и пластические свойства чугуна в отливках находятся на низком уровне, а при увеличении концентрации боридов иттрия более 15 мас.% снижается стабильность модифицирующего эффекта, увеличивается количество неме таллических включений и снижаются механические свойства чугуна, долговечность литых деталей.

Нитриды магния в количестве 1,3-7,5 мас.% существенно измельчают структурные составляющие, снижают газовую пористость и повышают равномерность модифицирования, усвояемость лигатуры расплавленным металлом и продолжительность сохранения модифицирующего эф- -фекта лигатуры, что обеспечивает повышение относительного удлинения и ударной вязкости чугуна в отливках. При концентрации нитридов магния до 1,3 мас.% измельчение структуры и повышение пластических свойств недостаточное, а при увеличении концентрации нитридов магния более 7,5 мас.% повышается угар металла и снижаются однородность структуры, механические и эксплуатационные свойства чугуна в отливках.

Содержания других компонентов выбраны в соответствии с принятым содержа- нием их в лигатурах, используемых для модифицирования чугуна с повышенными пластическими свойствами. Эффективное . содержание кремния в лигатуре составляет 3-7,5 мас,%, углерода 1,2-5 мас.% и меди 11-27 мас.%. Такая концентрация графити- зирующих компонентов при содержании хрома 1-3 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 свойств, При увеличении концентрации ко- бальта более 0,5 мас.% повышается температура плавления лигатуры, а при концентрации до 0,2 мас.% стабильность модифицирования низкая.

Таким образом, как видно из табл.2, чу- гун, обработанный предлагаемой лигатурой в количестве 0,1 % от массы расплава, обладает более высокими упругими свойствами большей, технологической пластичностью и удароустойчивостью, чем при использова- нии лигатуры известного состава. При этом модифицирующий эффект сохраняемся более длительное время.

Предлагаемая лигатура технологична при выплавке, хорошо усваивается чугуном при температурах 1330-1400 С.

Формула изобретения Лигатура для чугуна, содержащая никель, кремний, медь, хром, углерод, кобальт и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения упругих свойств, технологической пластичности, удароустойчиво- стиипродолжительности

модифицирующего эффекта чугунов, она дополнительно содержит бориды иттрия и нит- риды магния при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Никель3-7

Кремни3,0-7,5

Медь11-27

Хром1-3

Углерод1,2-5,0

Кобальт0.2-0,5

Бориды иттрия1,5-15,0

Нитриды магния1,3-7,5

ЖелезоОстальное

о ю т

со

СО СО

Таблица 2

Изобретение относится к лигатурам для чугуна. Целью является повышение упругих свойств, технологической пластичности, удароустойчивости и продолжительности модифицирующего эффекта чугунов. Лигатура содержит, мас.%: никель 3 - 7

кремний 3,0 - 7,5

медь 11 - 27

хром 1 - 3

углерод 1,2 - 5,0

кобальт 0,2 - 0,5

бориды иттрия 1,5 - 15,0 нитриды магния 1,3 - 7,5

железо остальное. При легировании доэвтектического чугуна предлагаемой лигатурой получили чугуны марки ВЕ60 и ВЕ65 с ударной вязкостью 0,978 - 1,02 МДж/м², относительным удлинением 18,9 - 19,5%, вязкостью разрушения 575 - 612 кгс ^. м^-3/2, удароустойчивостью 1720 - 1880 циклов при энергии удара 10 МПа и горячей пластичностью 17 - 21 скручиваний. При этом продолжительность модифицирующего эффекта возросла с 23 до 46,5 - 49,1 мин. 2 табл.