Лгатура Советский патент 1977 года по МПК C22C35/00 

(54) ЛИГАТУРА

1

Изобретение относится к металлургии, в частности к ферросплавному .производству. В настоящее время для модифицирования стали применяются различные модификаторы и лигатуры, вес.%:

Известна лигатура, состоящая вес.%: Вор2,0-20,0

РЗМ5,0-35,0

Хром5,0-20

Кремний6,О-40,О

Алюминий0,2-8,0

Кальций0,2-2,0

Железо1,О-12,0

Углерод0,ОЗ-О,3

Никель- остальное.

Однако в данной лигатуре повышено содержание бора, РЗМ и хрома, что приводит к браку литья по отбелу. Высокое содержание бора приводит к образованию крупнодисперсионных включений и сложной тройной ЭР тектики, содерж-ащей бор, что приводит к уменьшению предела прочности на изгиб и стрелы прогиба. Повышенное содержание бора в комплексе с хромом щж высокой концентрации РЗМ приводит к появлению свободноструктурного цементита в тонких сечениях отливок.

Повышенное содержание алюминия в лигатуре приводит к появлению междендритного графита в структуре чугуна, и, как следствие, к снижению физико-механических свойств металла.

Целью изобретения является получение отливок с изотропной структурой, обеспечивающей повышение пределов прочности металла на разрыв и изгиб при одновременном снижении отбела.

Поставленная цель достигается вводом в состав лигатуры меди, кобальта, циркония и ниобия при следующем соотношении компонентов, вес.%:

2,0-8.0

0,001-4,5

0,01-15,0

4,0-12,0

0,1-3,5

0,1-2,5

O,,O

0,05-0,4

0,5-45,0 Кобальт 0,5-7,0 Цирконий 0,01-10,0 Ниобий 0,1-25,0 Никель остальное. Медь вводится в состав лигатуры как графитиаируюший и перлитообразующий элемент. При содержании меди меньше 0,5% ее действие недостаточно: количество перли та в структуре не увеличивается, глубина отбела не уменьшается. Верхний предел кон центрации меди 45% обуславливается тем, что при превышении его в составе лигатуры в структуре чугуна, она выделяется в виде самостоятельной фазы по границам графитных включений, что снижает фиаихо-механи ческие свойства чугуна. Кобальт является графитизирующим элементом Б чугуне. При содержании его в лигатуре до 0,5% модифицирующее действие кобальта незначительно. При повышении содержания в лигатуре до 7% кобальт уменьшает склонность чугуна к отбелу, способст вует появлению более узкой переходной зоны с измельченной структурой, повышает прочность чугуна на растяжение. При содер жании кобальта в лигатуре более 7% повышение свойств чугуна не наблюдается. Пирконий вводится для измельчения зерна, предотвращения отбела и повышения физико-механических свойств чугуна. Модифицирующий эффект циркония достигается при концентрации его в сплаве не ниже 0,01%. При увеличении содержания циркония больше 1О% он усиливает карбидо образующее действие хрома и бора. Это пр водит к отбелу и снижению физико-механических свойств чугуна. Ниобий в состав чугуна вводится для повышения квазиигаотропности структуры металла. При содержании в лигатуре мень- ше 0,1% ниобия, его действие как модификатора получается незначительным. При содержании в лигатуре до 25% ниобия он способствует измельченик первичной структ ры чугуна и приводит к получению в микроструктуре более мелких включений графита, что повышает физико-механические свойства металла. При повышении содержания ниобия больше 2О% дальнейшее повышение свойств чугуна не наблюдается. Ниобий, к тому же, в сером чугуне уменьшает склонность к отбелу. Кальций в составе лигатуры необходим для обессеривания металла, алюминий для повышения точки плавления комплексного, модификатора, повышения его модифицирующего действия, а также стабилизации перлита. Влияние углерода и кремния на графитизацию чугуна в эвтектоидном интервале, а также на характер графита и величину эвтектического зерна заключается в том, что углерод и кремний способствуют графитизации в обоих температурных интервалах. Углерод укрупняет графит, препятствует его междендритному распределению и размельчает эвтектическое зерно. Никель является графитиаирующим элементом в чугуне, и, легируя металлическую матрицу, улучшает физико-механические свойства металла. Наряду с медью, он также стабилизирует перлит. Концентрация железа обусловлена технологическими условиями выплавки лигатуры и технологичностью модифицирования чугуна и стали. Эффективность воздействия предлаг аемой лигатуры на структуру и физико-механические свойства чугуна подтверждается следующим примером. Исходный чугун выплавляется в индукционной электропечи. Химический состав чугуна следующий . вес.%: углерод 3,17; кремний 1,93; марганец 0,63; сера 0,05; фосфор О,О2; температура модифицирования - 1370-1410 С. Количество вводимой лигатуры во всех случаях составляет 0,2 5% от веса жидкого металла. Всего опробованы три состава лигатур и один состав известной лигатуры. Химический состав лигатур приведен в табл. 1, Известная 15,33 3,12 12,45 37,74 7,32 1,74 113,72 5,35 2,35 11,72 2,27 1,97 22,54 0,4 2,5 1 0,35 0,5 38,4 2 2,6 10 3,2 3 Для оценки физико-механических свойств чугуна заливают специальные образцы. Склонность чугуна к отбелу в тонких сече- 20 ниях отливок определяется на специальных Из приведенных данных видно, что свойства исходного чугуна соответствовали при мерно марке С4 18-36. Модифицированный чугун с лигатурами описываемого состава обладает повышенными физико-механическими свойствами, которые превосходят аналитические свойства чугуна составом, соответствующим прототипу на 10-15%, с одновременным понижением склонности к отбелу в 2-3 раза. Формула изобретения Лигатура для модифицирования стали и чугуна, содержащая бор, редкоземельбТаблица 1 11,02 0,21 ост 7,35 0,17 0,49 0,087 0,42 0,02 -1,5 0,5 45,5 2,6 7,6 11,15 0,25 8,25 5,4 4 5 ступенчатых клиновых пробах с сечением °т Д° 2,0 мм. Основные результаты испытаний образцов опытных плавок приведены в табл. 2. Таблица 2 ные металлы, хром, кремний, алюминий, кальций, железо, углерод, никель, отличающаяся тем, что, с целью получения в отливках изотропной структуры, она дополнительно содержит медь, кобальт, ниобий и цирконий при следующем соотношении компонентов, вес.%: 2,0-8,0 0,001-4,5 0,01-15,0 4,0-12,0 Кремний О,1-3,5 Алюминий 0,1-2,5 Кальций 0,5-8,0 Железо О,05-О,4 Углерод 7 jV enb0,5-45,0 Кобапьт0,5-7,0 Цирконий0,01-10,0 Ниобий0.1-25,0 Никельостальное.

л . .х,Ч 551401Q ® Источник информации, принятый во внимание при экспертизе: 1. Авторское свидетельство СССР № 424903, М.Кл С 22 С 35/ОО. 5 О2.06.72.