Лигатура Советский патент 1977 года по МПК C22C9/01 

(54)

ЛИГАТУРА

I

Изобретение относится к цветной металлургии и литейному производству,в частности к вопросу получения сплавов на основе меди и использованию этих сплавов для повышения свойств алюминиевых бронз,5

Известна лигатура для получения сплавов на основе алюминия следующего химического состава, вес. %;

Медь29-35

Марганец 4,5-5,510

Титан1,5-2,5

Алюминий Остальное flT.

Недостатко-Г известной лигатуры является низкое содержание меди.

Известна лигатура, используемая для полу-15 чения алюминиевых бронз,

Она имеет следующий химический состав, вес. %:

Медь50,0-67,0

Алюминий35,0-50,0 2.20

Эта лигатура позволяет вводить в состав алюминиевой: бронзы алюминий и обеспечивает уменьшение его угара и образование плен по сравнению с вводом в базовый расплав чистого алюминия. Однако эта лигатура не 25

содержит модифицирующих и легирующих элементов, которые могли бы измельчить первичную микроструктуру бронзы и повысить ее прочностные и антифрикционные свойства.

Цель изобретения - разработка состава сплава с легирующе-модифицирующим действием на обрабатываемый металл, обеспечивающего измельчение фаз микроструктуры, повышение прочностных и особенно антифрикционных свойств алюминиевых бронз.

Это достигается за счет ввода в состав сплава железа, бора, циркония, титана и ванадия, при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Алюминий О,1-6О,О

Железо0,1-15,0

БорО,ОО1-2,О

Цирконий0,ОО1-1,2

Титан0,001-1,2

Ванадий0,001-2,5

МедьОстальное.

Ввод в состав сплава алюминия способствует уменьшению температуры его плавления и повышает степень усвоения базовьгм металлом. Железо способствует образованию

твердой фазы PeAB, . Нижний предел по содержанию алюминия и железа, соответственно по 0,1, определяется тем, что при меньшем содержании этих элементов не наблюдается их заметное влияние на микроструктуру и свойства алюминиевых бронз. При содержании в сплаве алюминия и железа в количествах больших,чем установленный верхний предел, не наблюдается повышения прочностных и антифрикционных свойств алюминиевых бронз, В то же время снижаются пластические свойства и появляется хрупкость металла.

Присутствие в составе сплава бора, циркония, титана и ванадия обеспечивает модифицирующе-легирующее его действие на микроструктуру и свойства алюминиевых бронз. Содержание в составе сплава меньше 0,О01% этих элементов не оказывает влияния на изменение дисперности фаз микроструктуры и свойства бронз.

Ввод в состав легируюше-модифицируюшего сплава бора способствует повышению твердости, уменьшению величины частиц и увеличению количества частиц на основе железо-алюминиевых соединений, что приводит к повышению антифрикционных свойств бронз

Из данных табл. 1 видно, что составы с обозначением Г и П соответствуют лига- 50 туре-прототипу, а сплавы III-Vin-легирующемодифицируюшим сплавам предлагаемого состава с различным содержанием элементов. Из таблицы видно, что все сплавы имеют примерно одинаковые температуры плавления, 55 а это обеспечивает почти одинаковое усвоение используемых лигатур.

Все лигатуры применялись для изготовления алюминиевых бронз. Для этого в печи МГП-102 в графитовом тигле плавят медь 60

При содержании в сплаве больше 2,0% бора наблюдается незначительное повышение износостойкости при одновременном снижении прочностных свойств.

Титан и цирконий способствуют уменьшению величины первичного зерна и повьшюник твердости и износостойкости бронзы при сохранении высоких пластических характеристик. Ограничение количества этих элементов в сплаве 1,2% объясняется тем, что при большем их содержании наблюдается интенсивное уменьшение пластичности бронз при почти неизменных прочностных и антифрикционных свойствах.

Ванадий способствует измельчению фаз Б микроструктуре бронзы. Он обеспечивает повышение твердости и прочности твердого раствора алюминия в меди. При содержании ванадия в сплаве больше 2; 5% не наблюдается роста антифрикционных и прочностных свойств бронзы, в то же время пластические свойства металла снижаются. Лигатуры выплавляли в индукционной печи ЛПЗ-63 из чистых первичных материалов.

Химический состав и температуры плавления используемых в исследованиях лигатур приведены в табл. 1.

Таблица 1

и перегревают ее до 1160-1200°С. С поверхности зеркала металла счищают шлак и загружают необходимое количество лигатуры которую графитовым стержнем прижимают к дну тигля, и после растворения лигатуры металл интенсивно перемешивают. При вводе лигатуры, содержащей алюминий, протекает экзотермическая реакция, и поэтому полученную бронзу не надо дополнительно подогревать. Металлу дают возможность постоять 5-10 мин, счишают шлак, сливают в подогретый разливочный ковш и разливают по

формам с опытными отливками. После остывания отливки очищают и из них изготавливают образцы для исследований микроструктуры и для определения прочностных и антифрикционных свойств алюминиевых бронз,

Химический состав и свойства полученных алюминиевых бронз приведены в табл. 2.

Металлографические исследования бронз показали, что ввод в их состав до 0,1% титана или циркония, до 0,15% бора и 0,35% ванадия способствует измельчению всех фаз и особенно первичной микрострукту6

ры. Наибольшее влияние на измельчение фаз оказывает ввод в состав бронз бора, который позволяет уменьшить размер твердых фаз в 2,О-2,5 раза.

Из данных в табл. 2 видно, что все полученные бронзы имеют примерно одинаковый химический состав и отличаются, в основном, количеством микродобавок. Установлено, что ввод этих добавок позволяет повысить прочностные свойства, твердость и износостойкость бронз, при некотором снижении их пластичности.

. CD Ю Ю to Ю to cT

o o o о o о о о

ГОсоГОС-С- н н

гН тН --J.--

о о о о о о о о о

COCOCO NCOCOC CM 1

д,, CQ С- Ю CD г- Ю CD (.д- О) оГ оГ оГ 0Г оГ оГ 03

Формула изобретени

Лигатура, содержащая алюминий и медь, тличаюшаяся тем, что, с целью овышения прочностных к .антифрикционных j войстБ, иамегаьчения фаз 1/ икроструктуры люмикиевых бронз, она дополнительно содер:ит железо, бор, цирконий, титай и ванадий :рн следующем соотношении компонентов.

10

0,1-60,0

Алюминий 0,1-15,0 Железо

0,001-2,0

;Бор 0,001-1.2

Цирконий 0,001-1,2

Титан 0,001-2,5

Ванадий Остальное.

Медь

Источники информации, принятые во вннмание при экспертизе:

2,Орлов И. Д., В. Н. Чурсин, Справочник литейщика Фасою: ое литье из сплавов тяжелых и цветньгх металлов М., Машиностроение, 1971, с, 22,