Лигатура Советский патент 1981 года по МПК C22C35/00 

(54) ЛИГАТУРА

Изобретение относится к черной металлурги в частности к лигатурам для получения сложн легированных чугунов, используемых в производстве износостойких деталей, работающих пр повышенных температурах, например поршневых колец двигателей внутреннего сгорания. Известна лигатура 1, содержащая компоненты в следующем соотношении, вес.%: Хром10-50 Никель2-20 Кремний5-20 Молибден10-50 Углерод1 -5 Марганец1 -40 Фосфор0,1-5 ЖелезоОстальное Однако легирование чугуна этой лигатурой приводит к образованию в отливках эвтектик типа Fe-С-Мп-р. Порогом устойчивости эвтектики является температура 600°С, после которой она распадается с выделением карбида марганца и способствует увеличению тве дости чугуна. Это делает невозможным ее применение для тонкостенных отливок, например, поршневых колец, в которых не допускается структурно-свободный цементит и карбиды. Кроме того, необходимость термообработки предшествующей обработке резанием усложняет технологический процесс. Наиболее близкой к предлагаемому по составу является лигатура 2, содержащая, вес.%: Хром5-30 Никель5-25 Молибден5-35 Вольфрам0,1-1,0 Кремний5-20 Углерод0,3-4 Фосфор0,1-10 ЖелезоОстальное Однако легирование чугуна этой лигатуро приводит к появлению ка }бидов хрома, молибдена, вольфрама и структурно-свободного цементита в тонкостенных отливках. Для облегчения механической обработки резанием заготовки необходимо подвергать термообработке. Кроме того, при выплавке лигатуры

и при последующем легировании чугуна происходит весовая ликвация вольфрама, из-за чего состав лигатуры оказывается нестабильным даже в объеме одной плавки. Часть волфрама поглощается футеровкой плавильного агрегата, что увеличмвает расход лигатуры.

Цель изобрете1шя - упрощение технологического процесса отливки сложполегированных чугунюлх деталей.

Указанная цель достигается тем, что Л1 гатура, содержащая хром, молибден, никель, кремшей, углерод, фосфор, железо, дополнительно содержит медь при следующем соотношении, компонентов, вес.%:

Хром5-20

Никель5-30

Кремний0,1-10,0

Молибден20-35

Углерод0,05-4,0

Фосфор0,05-6,0

Медь0,05-30,0

ЖелезоОстальное

Соотношекне компонентов в лигатуре позволяет упростить технологический процесс изготовления тонкостешп тх деталей из сложнолегироваиного чугуна за счет устранения операщш термообработки, а также получить заготовки без структурно-свободного цементита (отбела) в состоягош. Отсутствие вольфрама позволяет получить лигатуру однородного состава и улучшать ее усвоешге при вводе в жидкий за счет уменьшения Температуры плавления, а добавка меди способствует повышению прочностных и упругих свойств чугуна.

Пример. Лигатуру выплавляют в индукHROffiioH ЛП-67 с графитовым тиглем. В качестве исходных используют чистые металлы и ферросплавы.

Лигатура применена при отливке поришевых колец из чугуна следующего химического состава, вес.%:

Углерод3,6-3,9

Фосфор0,4-0,6

Никель0,1-0,6

Кремний2,4-2,7

СераДо 0,1

Хром0,15-0,4

Марганец0,5-0,8

Медь0,01-0,5

Молибден0,3-0,6

ЖелезоОстальное

Всего проведено 6 серий опытных плавок nopunieBbix колец с использованием предлагаемой лигатуры и лигатуры известной соответственно по 3 серий плавок. Поршневые кольца, отлитые с известной лигатурой, перед механической обработкой подвергают отпуску при 600° С в течение 2 ч.

Механические свойства и структура поршневьк колец, отлитых с использованием различных лигатур, приведены в таблице.

Данные, приведенные в таблице, псжазывают что использование предлагаемой лигатуры позволяет получить заданную структуру (без вклчения цемента) без дополнительной термообрг ботки. Механические свойства чугуна улучизаются с увеличением содержания в лигатуре молибдена, никеля и меди. Содержание хрома предпочтительно вьщерживать ближе к средним значениям, так как при его избытке появляется точечный графит, а низкое его содержанье ведет к уменьшению таердости за счет увеличения количества феррита.

Использование предлагаемой лигатуры позволяет увеличить предел прочности (на изгиб) чугуна для поршневых колец на 5-6%, а модуль упругости - на 9-10%. 78 Формула изобретения Лигатура, содержащая хром, никель, кремг НИИ, молибден, углерод, фосфор, железо, о тличающаяся тем, что, с целью упрощения технологического процесса отливки сложнолешрованных чугунных деталей, она дополнительно содержит медь при следующем соотношении компонентов, вес.%: Хром 5-20 Шкель 5-30 Кремний 0,1-10 5947 X Молибден 20 5 Углерод0,0.5 --4 Фосфор 0,05-6 Медь 0,05-30 s Железо Остальное Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 581160, 10 кл. С 22 С 35/00, 1977. 2. Авторское свидетельство СССР N 558958, кл. С 22 С 35/00, 1977.