Лигатура Советский патент 1980 года по МПК C22C35/00 

Изобретение относится к черной метал .лургии, а именно к составам ванадийсодержащих лигатур для раскисления.и леги рования сталей и чугунов. Известна ванадийсодержащая лигатура l , имеющая следующий состав, вес.% Ванадий5-14 Кремний5-ЗО Марганец5-25 Хром1 3 Титан0,1-2,0 Угч род0,2-4,0 Азот0,01-0,4 ЖелезоОстальное Недостатком этой лигатуры является низкое содержание в ней основного легирующего элемента - ванадия (в среднем, около 10%). Это обусловливает повышенный удельный расход лигатуры и значительное охлаждающее воздействие ее на жидкий металл, особенно нри легировании стали в ковше, что заметно ухудшает жид котекучесть металла. Последнее обстоятельство оказывается особенно нежелательным при заливке тонкостенных отливок сложной конфигурации и больших габаритов. Наиболее бийзкой к изобретению по составу и достигаемому эффекту является лигатурй 2 , вес.%: Ванадий15-50 Кремний5-5О Титан0,05-5,0 Азот0,01-0,2 . Марганец0,5-4,9 Хром0,5-3,0 Углерод0,5-3,0 Кальций0,005-5,0 ЖелезоОстальное Недостатком данной лигатуры является отсутствие элементов, оказывающих сильное обессеривающее, модифицирующее воздействие и способствующих глубокому раскислению металла, а следовательно позволяющих получить более высокий уровень механических и литейных свойств стали. Цепью изобретения является разработка тшсого состава лигатуры, который позволяет повысить усвоение ванадия.рнизить температуру плавления лигатуры, повысить .хпадостойкость стали и жидкотекучесть, снизить склонность к трещинообразованию. Поставленная цель достигается тем, что предлагаемая лигатура дополнительно содержит магний и алюминий при следующем соотношении компонентов, вес.%: Ванадий15,0-45,0 Кремний4,0-40,0 МарганецО,5-8,О Хром0,5-5,0 Углерод0,5-3,0 Титан0,О5-5,0 Азот0,01-0,5 КальцийО,ОО5-5,0 Магний0,005-5,0 Алюминий0,03-3,0 ЖелезоОстальное Лигатуру присаживают в жидкий метал в расчетном количестве в конца плавки в печь или при выпуске в ковш. В процессе растворения лигатуры в жидком металле ванадий, титан, азот и углерод образуют нитриды и карбонитриды ванадия и титана, которые при задаьшом соотношении компонентов обеспечивают получение необходимых механических и эксплуатационных характеристик стали. Присутствующие в лигатуре кадьций и магний способствую существенному повышению хлад ост ойкости .стали, .понижению её склонности к трещинообразованию и увеличению жидкотекуче сти. В результате модифицирующего дейст вия лигатуры происходит глобуляризация включений, которые, кроме этого заметно измельчаются. При этом имеет место так же и уменьшение общего количества усто чивых оксидных включений, причем преимущественно за счет снижения количества глинозема, неблагоприятного с точки зрения ко1-ш(ентраций напряжений и зарождения трещин при низких температурах. Модифицирование стали магнием приводит К уменьшению на 1-2 балла величины действительного зерна, что объясняется, главным образом, снижением величины зерна аустенита и уменьшением склонности его к росту при нагреве и, в меньшей степени, измельчением первичной структуры стали. В результате измельчения продуктов распада твердого раствора наблюдается значительное улучшение ударной вязкости. Кроме этого, лигатура за счет содержания в ней кальция, магния и алюминия, при введении ее в металл оказывает дополнительное раскисляющее и десульфирирующее воздействие на сталь за счет интенсивного перемешивания металла парами магния, способствует удалению продуктов реакции и уменьшению содержания водорода, который удаляется вместе с пузырьками паров магния. Поскольку введение предлагаемой лигатуры в жидкий металл способствует снижению склонности к трещинообразованию и выравниванию механических свойств по сечению изделий, то и применять ее рекомендуется прежде всего для легирования чугунов и углеродистых сталей, используемых для изготовления фасонных отливок сложной конфигурации с большой разностенностью, склонных к трещинообразованию, а также для фасонных отливок с большими габаритами и толщиной. Пример применени я лигатуры - сталь марки 45ФЛ, раскисленная и легированная с использованием разработанной лигатуры. Из стали этого типа производят детали тракторов, которые работают в самых различных районах, в том числе на Край- м нем Севере. Плавки стали производятся в ЗОО-килограммоБой индукционной гтечи, лигатура вводится в ковш пофракционно. Средние механические свойства стали 45ФЛ, полученные на образцах, вырезанных из стандартных трефовидных проб, от пяти плавок приведены в табл. 1. Литейные свойства стади 45ФЛ приведены в табл. 2.

Таблица 1

79,1 52,7

16,3 28,0 ЗД 2,4 1,О

0,1 52,6 17,5 28,5. 3,5 2,9 1,5

.

81,1 53,7 18,8 31Д 4,6 3,7 2,9

81,2 53,9 19,3 35Д 5,1 3,8 2,6 81,3 53,8 19,0 35,0 5,0 3,7 2,5

Стапь, обработанная лигатурой без А, и Млг

Сталь, обработаннаяя лигатурой, содержацей 2,3% А1 и 2,.М

Применение новой лигатуры для повышения сопротивления стали против хрупкого разрушения позволяет поднять срок службы и надежность работЕ, тракторов

100

199

196 105

215 121,4

221 128Д

22О 128

Таблица 2

586

390

2,28

1,2

597

2,29

399

на 20-30%. Внедрение новой лигатуры для легирования стали 45Л позволяет получить экономический эффект более 1,7 млн. руб. в год.

г . ,

формула изобрет ен ия -Марганец0,5-8,0

Лигатура, содержащая ванадий, кремний.Углерод0,5-3,0

марганец, хром, углерод, титан, азот.Титан0,05-5,0

кальций и железо, отличающая- 5АзотО,01-О,5

с я тем, что, с цепью повышения усвоенияКальций0,005-5,0

ванадия металлом сн15жения температурыМагний0,005-5,0

плавления лигатуры, повышения хладостой-АлюминийО,ОЗ-3,0

кости стали, понижения склонности ее кЖелезоОстальное

трещинообразованию и повышения жидко юИсточники информации,

текучести, она дополнительно содержитпринятые во внимание при экспертизе

магний и алюминий при следующем соот-1. Авторское свидетельство СССР

ношении компонентов, вес. 451779, кл. С 22 С 35/ОО, 1974.

Ванадий15,0-45,02. Авторское свидетельство СССР

Кремний4,0-40,0 .м 559992, кл. С 22 С 35/ОО, 1975.

Хром0,5-5,0