Сплав для легирования чугуна Советский патент 1992 года по МПК C22C35/00 

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке сплавов для раскисления и легирования ваграночных чугунов.

Известен сплав, применяемый для раскисления и легирования чугуна, содержащий, мае.%:

Углерод0,2-3,0

Кремний0,6-17,0

Марганец0,5-8,0

Хром10-40

Ванадий34-10

Ниобий0,5-15

ЖелезоОстальное

Недостатком данного сплава является его повышенная себестоимость и неоднородность структуры получаемых отливок из-за высокого содержания карбидостаби- лизирующих элементов, что сужает возможность использования его для легирования и раскисления чугуна.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемо является сплав для раскисления и легирования, содержащий, мас.%: Углерод0,8-5.0

Кремний0,2-2,0

Марганец0,2-2,0

Хром0,05-2,0

Ванадий0,4-2,0

Алюминий0,05-1,0

Медь0,03-1,5

Титан0,05-4,0

ЖелезоОстальное

Однако при использовании данного сплава в качестве компонента ваграночной шихты не обеспечивается однородность структуры чугуна, а также наличие брака отливок по газовым пузырям. Все это ограничивает область его применения при выплавке чугуна.

Х| Ю СО

-А

о

Цель изобретения - стабилизация твердости в отливках с сечением 10-30 мм, устранение осевой пористости и повышение предела прочности чугуна при растяжении, Поставленная цель достигается тем, что сплав для раскисления и легирования, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, алюминий, медь, титан и железо, дополнительно содержит магний и ко- бальт при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод3-5

Кремний0,2-2.0

Марганец0,2-2,0

Хром0,05-2,0

Ванадий0,4-1,0

Алюминий0,05-1,0

Медь0,03-1,5

Титан0,05-1,5

Магний0,001-0,1

Кобальт0,01-1,0

ЖелезоОстальное

Выбор пределов содержания элементов в предлагаемом составе сплава обусловлен следующим. Содержание углерода, кремния и марганца выбрано исходя из их влияния на структуру чугуна, обеспечивающего выделение перлитоферритной металлической основы и пластинчатого графита, что обеспечивает однородность структуры чугуна. Хром, ванадий и титан в предлагаемом сплаве используются в пределах, обеспечивающих при.выплавке чугуна измельчение аустенитно-графитовой эвтектики и выделейие мелкодисперсных карбидов и карбонитридов без структурно-свободного цементита, что повышает механические свойства чугуна. Наличие алюминия и меди способствуют равномерности структуры и свойств разностенных отливок.

Дополнительное введение в предлагаемый сплав магния и кобальта совместно с другими элементами сплава повышает однородность структуры выплавленного чугуна и устраняет осевую пористость. Ваграночный чугун наиболее склонен к повышенному содержанию серы и большого количества окислов. Наличие окисленного металла приводит к появлению пузырьков в отливке, связанных с восстановлением окиси железа по реакции FeO + СО Со2 + Fe. Наличие СО2 в отливках ведет к образованию дефектов в виде пузырьков. Введение Мд и Со в состав сплава приводит к уменьшению их количества как за счет увеличения интервала кристаллизации чугуна, что обеспечивает более полное всплывание пузырьков в прибыльную часть отливки при затвердении, так и за счет связывания части кислорода углекислого газа по реакции С02 + 2Мд 2МдО + С. Являясь тугоплавкой фазой, МдО служит центром кристаллизации, измельчает аустенитно-графитовую эвтектику, что способствует стабилизации

твердости в отливках. Введение кобальта в предлагаемых пределах измельчает графитовые включения, что также способствует стабилизации твердости в отливках и повышению предела прочности чугуна при растя0 жении.

При содержании в предлагаемом сплаве магния и кобальта ниже нижних пределов они не обеспечивают достижения поставленной цели. Увеличение их содержания вы5 ше предлагаемого верхнего предела нецелесообразно, так как дальнейшего повышения заявляемых свойств не достигается из-за повышения угара данных элементов и повышения склонности чугуна

0 к образованию в структуре газовых пузырей.

Пример. Для оценки эффективности действия сплавов их в количестве 30% (15 кг) от металлозавалки вводят в 50-килограм5 мовую индукционную печь. Другие компоненты металлической шихты специально подбирают окисленными с целью получения повышенного содержания FeO в расплаве. Температура перегрева в печи не превыша0 ет 1340-1380°С. Из выплавленного чугуна отливают цилиндрические пробы диаметром 10 и 30 мм, на которых определяют твердость и предел прочности. Для оценки наличия газовых пузырей в закристаллизо5 вавшемся чугуне заливают цилиндрическую пробу диаметром 50 мм и длиной 150 мм в сырую форму. Закристаллизовавшуюся пробу разрезают вдоль оси для оценки осевой пористости.

0 Анализ полученных результатов показал, что при использовании в составе шихты известного сплава отливка характеризуется наличием осевой газоусадочной пористости, Кроме того, данный чугун, залитый в

5 земляные сырые формы, характеризуется неоднородностью структуры, о чем свидетельствует резкое отличие значения твердости на образцах диаметром 10 и 30 мм. При использовании для выплавки чугуна предла0 гаемого сплава с содержанием компонентов на нижнем и верхнем уровнях (образцы 2 и 3) достигается выравнивание твердости и повышение предела прочности для разно- толщинных отливок, что связано с выравни5 ванием однородности структуры. При этом также снижается количество газовых пузырей в отливках, о чем свидетельствует отсутствие осевой пористости в образцах. При содержании компонентов предлагаемого сплава выше и ниже предлагаемых пределов (образцы 5 и 6) достичь целей изобретения не удается.

Сопоставительный анализ предлагаемого технического решения с известным показал, что данный состав сплава для легирования отличается от известного введением новых компонентов, а именно магния и кобальта.

Известно использование в составе сплава для раскисления и микролегирования стали магния, которое позволяет повысить чистоту стали по неметаллическим включениям. Известно также использование в составе сплава кобальта, что позволяет повысить жидкотеку- честь, износостойкость и прочность чугуна.

Однако применение данных элементов в сочетании с остальными компонентами в этих сплавах не обеспечивают стабилизацию твердости в отливках с сечением 10-30 мм, устранение осевой пористости и повышение предела прочности чугуна при растяжении.

Таким образом, данный состав сплава придает чугуну новые свойства х

В таблице приведен химический состав сплава и свойства чугуна.

Из представленных в таблице данных следует, что использование предлагаемого

состава сплава по сравнению с известным позволяет снизить брак по газовым дефектам в отливках; улучшить обрабатываемость отливок; повысить эксплуатационные свойства отливок за счет выравнивания однородности структуры и свойств.

Формула из обр е т е н и я Сплав для легирования чугуна, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, алюминий, ванадий, титан и железо, отличающийся тем, что, с целью стабилизации твердости в отливках с сечением 10-30 мм, устранения осевой пористости и повышения предела прочности чугуна при растяже- 1 нии, он дополнительно содержит магний и кобальт при следующем соотношении компонентов, мас.%:

3-5

0,2-2.0

0,2-2.0

0,05-2,0

0,05-1,0

0,4-1.0

0,05-1,5

0,001-0.10

0,01-1.0

Остальное

Изобретение относится к сплавам для легирования чугуна. Цель изобретения - стабилизация твердости в отливках с сечением 10-30 мм, устранение осевой пористости и повышение предела прочности чугуна при растяжении. Сплав для легирования чугуна содержит, мае. %: углерод 3-5; кремний 0,2-2,0; марганец 0,2-2,0; ванадий 0,4-1,0; титан 0,05-1,5; хром 0,05-2,0; алюминий 0,05-1,0; магний 0,001-0,1; кобальт 0,01- 1,0; железо остальное. Легирование предла- гаемым сплавом ваграночного чугуна позволяет стабилизировать твердость чугуна в отливках с сечением 10 и 30 мм до 235-255 МПа, при этом преде/г прочности равен 280-335 МПа. 1 табл. сл