Лигатура для легирования и модифицирования чугуна Советский патент 1977 года по МПК C22C35/00 

1

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к производству лигатур для модифицирования и легирования чугуна для повышения его физико-механических и эксплуатационных свойств.

В настоящее время для легирования чугуна применяются ферросплавы и комплексные лигатуры. Стандартные ферросплавы и известные лигатуры имеют высокие температуры плавления, действие их на чугун однозначно и заключается в упрочнении матрицы за счет легирующих элементов. К таким лигатурам относятся, например, лигатуры следующего состава, вес. %:

,02-30

Мо0,2 -15

С г 12-35

W0,2-3

5«0,05-8

Ми0,05-6

fe0,05-11

СрОстальное l

Nt2О-24

Wo6-7

- Cr .ia-22

W1,8-2,3

MH0,6-1,2

0,6

l SОстальное 2.

Модифицирующего эффекта указанные лигатуры не оказывают, способствуют кристаллизации чугуна по метастабилыюй системе с выделением структурно свободного цементита.

Некоторые преимущества перед этими лигатурами имеет лигатура состава, вес. %:

Са5-1О

S 30-50

1О-40

W0,5-15

ЛЛо10-25

5-20

бОстальное 3j.

Она обладает модифицирующим эффектом ввиду наличия в ее составе кремния и кальция. Однако, применение ее при плавке чугуна в печах с кислой футеровкой не предста&ляется возможным иэ-за взаимодействия кальция с окисью кремния футеровки и раэрушения последней. Кальций реагирует также с серой чугуна с образованием сульфида Са S I который выделяется на границах зерен и снижает теплостойкость чугуна, Особенно отрицательно влияние Са$ на упругость чугуна при повьииенных температурах. Поэтому легирование и модифицирование чугуна лигатурой с кальцием нецелесо образно для деталей, от которых требуеГся высокое сопротивление ползучести и релак ции напряжений при повышенных (300-500 температурах. Наиболее близкой по составу к предлагаемой является лигатура, содержащая, вес. %: Ch-12 - 35 Ni0-15 Mo0,1 - 9 WОД - 10 5i2,5 ТеОстальное 4;J, Недостатками этой лигатуры следует считать: незначительный модифицирующий и легирующий эффект ввиду низкого содержания в лигатуре кремния (2,5%), молибдена (0,1-9%) и вольфрама (0,1-10%), что способствует образованию в структуре чугуна большого количества неравномерно расположенных карбидов хрома, молибдена, вольфрама и железа, характеризующихся повышенной твердостью и низкой обрабатываемостью; образующийся при этом межден дритный точечный графит отрицательно ска зывается на ползучести и релаксации напр жений чугуна при повышенных температуpax; низкое содержание легирующих элемен тов вызывает необходимость ввода большо го количества лигатуры в чугун (5-10%). что Б значительной степени снижает его температуру (на 50-1ОО С), Цель изобретения - повышение способности чугуна к сопротивлению ползучести и. ;релаксации напряжений при повышенных температурах, Это достигается тем, что в лигатуру, содержащую хром, никель, молибден, вольфр,ам, кремний, железо,дополнительно вводят углерод и фосфор при следующем соотношении компонентов, вес, %: Хром 5-30 Никель 5-25 Молибден 5-35 Вольфрам 0,1 - 10 Кремний 5 - 2О Углерод 0,3 - 4 Фосфор 0,1-10 Железо Остальное Лигатуру получают сплавлением в электропечи ферросиликохрома с никелем, вольфрам-молибденовым сплавом, феррэфэсфорэми эдектродным графитом. Лигатуру в измелтг-Ченном состоянии вводят в чугун непосредственно перед его разливкой при 1460152О С, Количество присаживаемой лигатуры - 0,5-3% от веса чугуна. Модифицирование чугуна лигатурой предлагаемого состава обеспечивает получение высоких физико-механических свойств в отливках за счет комплексного влияния углер9ДаГ фосфора, кремния и легирующих элементов. Углерод способствует образованию в лигатуре большого количества карбидов железа, хрома, молибдена и вольфрама, которые играют в чугуне роль центров кристаллизации, измельчают зерно и упрочняют матрицу. Кремний при наличии таких центров облегчает кристаллизацию графита и препятствует образованию чрезмерного количества карбидов, Компексное влияние углерода и фосфора заключается в образовании устойчивой дисперсной фосфидно-карбидной фазы, выделяющейся в виде разорванной сетки по границам зерен и способствующей повышению износостойкости и сопротивлению ползучести и релаксации напряжений чугуна при повышенных температурах. Таким образом, модифицирование чугуна предлагаемой лигатурой способствует повышению сопротивляемости чугуна ползучести и релаксации напряжений при повышенных температурах. Указанные свойства в значительной степени определяют эксплуатационную надежность и долговечность многих деталей машин и механизмов, например, поршневых колец современных форсированных двигателей. Вместе с тем, использование лигатуры при выплавке чугуна позволит увеличить количество собственного возврата в шихте, заменить значительное количество вводимых легированных чугунов ферросилиция и ферромолибдена лигатурой, что упростит технологический процесс и снизит брак отливок. Формула изобретения Лигатура для легирования и модифицирования чугуна, содержащая хром, никель, молибден, вольфрам, кремний, железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения способности чугуна к сопротивлению ползучести и релаксации напряжений при повышенных температурах, она дополнительно содержит углерод и фосфор при следующем соотношении компонентов, вес, %: Хром5-30 Никель5-25

-35

5

Молибден

-10 ОД Вольфрам

-20

5 Кремний -4

0,3 Углерод

-1О 0.1 Фосфор

Остальное, Железо принятые во вни-

Источники информадии, ание при экспертиз 1,Патент ЧССР N9 109884, класс 18 qf 2/30, от 1968.

2,Авторское свидетельство СССР № 130056, М.Кл/С 21 С 1/00, 1951.

3,Авторское свидетельство СССР

N 4754О7, М. Кл. 22 С 35/00, 1973.

4,Патент США N) 3235417, класс 148-136, 1968.