Лигатура для чугуна Советский патент 1993 года по МПК C22C35/00 

Изобретение относится к металлургии, в частности к лигатурам для микролегирования и модифицирования серых износостойких чугунов, работающих в условиях гидроабразивного изнашивания.

Цель изобретения - повышение герметичности и эксплуатационной стойкости чугуна.

Лигатура для чугуна, содержащая углерод, никель, кремний, хром, кобальт, медь и железо, дополнительно содержит бориды ванадия, нитриды магния и иттрий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод

Никель

Кремний

Хром

Кобальт

Медь

Бориды ванадия

Нитриды магния

Иттрий .

Железо

1,2-5

5-12

3-7,5

1-3

0,1-0,5

3.0-5,0

12,2-15,5

11,3-14,1

10,5-13,0

Остальное.

Дополнительное введение боридов ванадия в количестве 12,2-15,5% микролегирует и упрочняет матрицу, повышает коррозионную стойкость, герметичность и эксплуатационную стойкость чугуна. При концентрации их до 12,2% повышение герметичности и эксплуатационной стойкости недостаточно. При увеличении концентрации боридов ванадия более 15,5% снижаются пластические свойства, однородность структуры и эксплуатационная стойкость.

Нитриды магния в количестве 11,3- 14,1% служат центрами графитизации, измельчают графит и повышают сопротивляемость чугуна износу, что обеспечивает повышение эксплуатационной стойкости. При концентрации нитридов магния до 11,3% модифицирующий эффект и повышение эксплуатационной стойкости недостаточны. Верхний предел их концентрации обусловлен повышением угара, снижением однородности структуры, коррозионно-эрозионной стойкости и герметичности чугуна в отливках.

Иттрий введен как химически активная модифицирующая добавка, очищающая границы зерен, повышающая компактность

ел

с

со

о ы

N

ел

4

графита, плотность чугуна, механические и эксплуатационные свойства.Модифицирующее и сфероидизирующее влияние иттрия начинает сказываться с концентрации 10,5%. При концентрации иттрия более 13% усиливается отбел чугуна.снижаются упруго-пластические и эксплуатационные свойства.

Никель повышает однородность структуры, герметичность и эксплуатационную стойкость, поэтому его содержание повышено до 5-12%. При концентрации никеля до 5% недостаточна герметичность, а верхний предел его концентрации обусловлен снижением стабильности структуры чугуна и его эксплуатационных свойств.

Содержание графитизирующих (углерод 1,2-5% и кремний 3-7,5%) и перлитизи- рующих (медь 3-5%, кобальт 0,1-0,5% и хром 1-3%) принято в соответствии с принимаемой их концентрацией в лигатурах, используемых для микролегирования серых износостойких чугунов с повышенной герметичностью чугуна в отливках, При повы- . шении их концентрации выше верхних пределов снижается однородность структуры и стабильность герметичности и эксплуатационных свойств.

Пример. Плавки лигатур проводят в открытых индукционных печах под слоем древесного угля. Сначала загружают феррохром ФХ800, никель НПЗ, стальной лом, медь МО и древесный уголь. После перегрева расплава до 1280°±10°С проводят рас- кисление ферросилицием ФС75 и присадку феррокобальта, боридов ванадия, азотированного магния МгЗН и металлического иттрия Итт2. Затем расплав дважды перемешивают и разливают в металлические формы.

В табл. 1 приведены химические составы лигатур.

Износостойкие чугуны выплавляют в индукционных печах открытого типа с перегревом до температуры 1480-1500°С. Лигатуры вводят в разливочные ковши в количестве 0,35% от массы заливаемого расплава. Химический состав чугуна перед модифицированием, мас.%: углерод 3,2-3,3; кремний 2,0-2,1; марганец 0,6-0,8; хром до 0,06; сера до 0,05: фосфор 0,03-0,05; азот 0,03-0,05 и железо - остальное. Лигатуры измельчают до фракции 0,1-0,5 мм и вводят при температуре 1430-1450°С.

в табл. 2 приведены данные о удельной герметичности, механических и эксплуатационных свойствах модифицированных из- носостойких чугунов, Удельную герметичность определяют на плоских об- разцах толщиной 3 мм при испытании на гидроплотность на гидравлических стендах. Механические свойства определяют на цилиндрических образцах в соответствии с ГОСТ 1497-84, а эксплуатационную стой- кость - в условиях гидроабразивного изнашивания образцов 010 мм и длиной 45 мм. Как видно из данных табл. 2, предложенная лигатура обеспечивает более высокие эксплуатационные свойства и удельную герметичность, чем известная лигатура. Формула изобретения Лигатура для чугуна, содержащая углерод, никель, кремний, хром, кобальт, медь и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения герметичности и эксплуатационной стойкости чугуна, она дополнительно содержит бориды ванадия, нитриды магния и иттрий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

углерод1,2-5 никель 5,0-12; кремний 3,0-7,5; хром 1-3; кобальт 0,1-0,5; медь 3,0-5;

бориды ванадия12,2-15,5; нитриды магния 11,3-14,1; иттрий 10,5-13; железо остальное.

Таблица 1

Изобретение относится к металлургии. Лигатура для чугуна, содержит, мас.%: углерод 1,2-5; никель 5-12; кремний 3-7,5; медь 3-5; хром 1-3; кобальт 0,1-0,5; бориды ванадия 12,2-15,5; нитриды магния 11,3-14,1; иттрий 10,5-13,0 и железо - остальное. Удельная герметичность модифицированного чугуна составляет 688-705 кГс/см2, эксплуатационная стойкость равна 1272- к1370 циклам. 2 табл.

Таблица 2