Лигатура для высокопрочного чугуна

 

ЛИГАТУРА ДЛЯ ВЫСОКОПРОЧНОГО ЧУГУНА, содержащая медь, кремний. хром, фосфор, молибден, ванадий и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения стойкости против корроэионно-механического износа и термоупругости чугуна, она дополнительно содержит никель и редкоземельные металлы при следующем соотнс иении компонентов, мас.%: 25-35 Медь 5-7 Кремний 2-3 Хром 8-10 Фосфор 15-18 Молибден 4-5 Ванадий 12-16 Никель Редкоземельные i 0,1-2 металлы Остальное Железе

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (Н) 1(5П,С 22 С 35/Щ}

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ:

Н ABTGPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3521926/22-02 (2.2) 13 ° 12 ° 82 (46) 28.02.84 ° Вюл, 9 8 (72) М.А. Медведев, Ю.В. Данилов, О.С ° Кинжалов, Л.П. Клименко, A,Ï.Ëo зенко„ В.Е. Корытный и О.Ф. Прищепов (7l} Йиколаевский ордена Трудового

Красного Знамени кораблестроительный институт им. адм. С.О. Макарова (53) 669 ° 13 ° 018 ° 2(088 ° 8) (56) 1 ° Авторское свидетельство СССР

М 417520, кл С 22 С 35/00, 1972 °

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 773115 кл,. С 22 С 35/00, 1978. (54)(57) ЛИГАТУРА ДЛЯ ВЫСОКОПРОЧНОГО

ЧУГУНА, содержащая медь, кремний. хром, фосфор, молибден, ванадий и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения стойкости против корроэнонно-механического износа и термоупругости чугуна, она дополнительно содержит никель и редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Медь 25-35

Кремний 5-7

Хром 2-3

Фосфор 8-10

Молибден 15-18

Ванадий 4-5

Никель 12-16

Ред коз емель ные металлы О, 1-2

Железр Остальное

1076481

25-35

5-7

2-3

8-10

15-18

4-5

12-16

Изобретение относится к металлур гии, в частности к изысканию микродобавок в жидкий чугун, предназначенных для улучшения служебных характеристик деталей судовых дизелей.

Известна лигатура bl для чугуна„ содержащаяся,.мас. Ъ:

Углерод 0,1-2,5

Кремний 10-20

Хром 1 5-25

Ванадий 20-45

Никель 15-35

Медь 0il-10

Железо Остальное

Указанная лигатура обеспечивает высокое легирование чугуна и повышение его механических свойств, однако она не обеспечивает ввод комплекса легирующих элементов в высокопрочный чугун, улучшающий износостойкость чугуна в условиях корроэион- 20 но-механического износа.

Наиболее близкой к предлагаемой по достигаемому результату является лигатура для чугуна, содержащая, мас. Ъ:

Медь 35-40

Кремний 15-20

Марганец 6-10

Фосфор 5-8

Хром 5-7

Кальций 0,2-1,5 30

Молибден 2-4

Вайадий 1,5-2,5

Титан 1,5-2,0

Иттрий 0 05-0 15

Железо Остальное

Лигатура легкоплавкая, хорошо. Усваивается и повышает механическйе и износостойкие свойства серого чугуна (2) .

Недостатками известной лигатуры 40 являются отсутствие никеля и малое содержание молибдена, что делает ее. неэффективной в условиях коррозионно-механического износа колец.

Цель изобретения — повышение стойкости против коррозионно-механического износа и термоупругости чугуна.

Поставленная цель достигается тем, что лигатура для высокопрочного чугуна, содержащая медь, кремний, хром, фосфор, молибден, ванадий и железо, дополнительно содержит никель и редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:

Медь

Кремний

Хром

Фосфор

Молибден 60

Ванадий

Никель

Редкоземельные металлы 0,1-2

Железо Остальное

Использование предлагаемой лигатуры позволит получить высокопрочный чугун с повышенными термоупру-, гими и износостойкими свойствами.

Медь измельчает и упрочняет перлит металлической основы, способствует установлению режима избирательного переноса при трении. Кремний способствует вторичной модификации высокопрочного чугуна и образованию графита оптимальной формы и размера,.хромобразованию сложных карбидов и повышению гетерогенности структуры,фосфор необходим для получения в чугуне двойной фосфидной эвтектики,увеличения жидкотекучести чугуна при некотором снижении температуры металла при вводе лигатуры и для повышения хрупкости лигатуры. Молибден и никель .сильно повышают стойкость чугуна к продуктам сгорания сернистого топлива и термоупругость колец, ванадий производит раскисляющее действие и повышает плотность отливки, РЗМ дополнительно модифицируют чугун и повышают его механические свойства. Ввод этих элементов позволяет получить высокопрочный чугун с оптимальной формой графитовых включений, высокоиэносостойкой и коррозионностойкой металлической матрицей, что обеспечивает чугуну высокую работоспособность в условиях коррозионно-механического износа.

Пример. Предлагаемую лигатуру выплавляют в индукционных печах марок МГП-102 и ИЛТ-1 путем сплавления меди фосфористой, кремния металлического, феррохрома, ферромолибдена, феррованадия, никеля и лигатуры с высоким содержанием РЗМ.

Выплавку производят при 1540-1550 С.

Температуру проверяют термопарой погружения группы ПП. Последовательность ввода компонентов а печь следующая: медь фосфористая, никель, феррохром, феррованадий, ферромолибден, кремний и РЗМ (перед выпуском) .

Разливку осуществляют слоем 10-15 мм на песчано-глинистую подушку. Затем лигатуру дробят на гранулы 10-12 мм.

Перед вводом в чугун лигатуру подогревают до ?50-800 С, затем подают на желоб вагранки. После этого чугун подвергается модифицированию в автоклаве магнием. Температура плавления лигатуры 1220-1240 С, температура чугуна на выпуске из вагранки

1390 — 1430 С. Лигатуру вводят в .количестве 1,5Ъ по весу от жидкого чугуна. Усваивается 95

100Ъ лигатуры за счет большого времени выдержки чугуна в автоклаве,, подогрева лигатуры перед вводом, ее легкоплавкости и высокой температуры чугуна на выпуске из вагранки, а также перемешивания чугуна в автоклаве при модифицировании магнием.

1076481

Таблица l

Лигатура

Состав, мас.% едь Кремний Хром Фосфор Молибден Ванадий Никель РЗМ Железо

0,1 Остальное

25 5

15

31 . 6,2 2,7 9,1

35 7 3 10

16,7

4,6

16

Та блица 2

Состав, мас.В

Чугун

3,36 2,39 0,70 0,20

0,37

Без лигатуры

С лигатурой предлагаемой

0 69 0,22 0,15 0,15

0,73 0,25 0,18 0,19

0,72 0,27 0,21 0,22

3,41 2,47

3152 2е51

3,53 -2,63

3,20 2,15

0,49 0,04

0,55 0,06

0,62 0,07

1,03 0,46 Следы 0,08

0 53 0,05 0,03

С известной

""по расчету

После этого отливают пробы для химического анализа и испытания механических и износостойких свойств.

В табл. 1 приведен химический состав испытываемой лигатуры.

Исследуют механические свойства полученных чугунов по ГОСТ 1412-72.

Иэносостойкие свойства проверяют на машине трения СМЦ-2 по схеме ролик колодка. Ролики во всех .случаях изготавливают из чугуна СЧ 25, колодки — из высокопрочных чугунов, полученных с применением лигатур. Испытания проводят при скорости скольжения 1 м/с, давлении 80 кгс/см, граничная смазка маслом Н12В2 с 1 об.Ъ концентрированной серной кислоты.

Серную кислоту вводят для иммитации условий работы поршневых колец дизеля при использовании высокосернистого тяжелого топлива.

Термоупругость проверяют по потере упругих свойств колец дизеля

6ЧН 26/34 диаметром 260 мм при повышенной температуре. Поршневые кольца, сжимают до цилиндрического состояния и помещают в электропечь сопро-. тивления на 12 ч при 250 С. Замеряют изменение зазора в замке в свободном состоянии после нагрева и выдержки .

10 I

В табл. 2 приведены химический состав и свойства чугунов.

Таким образом, как следует из данных табл. 2, предлагаемая лигату g ра по комплексу свойств имеет преимущество по сравнению с известной.

Годовой экономический эффект от использования предлагаемой лигатуры

:!составит 753 тыс.руб. (1076481

Продолжение табл.2

Чугун

Состав, мас.В

РЗМ ф х х ф ф!

Без лигатуры

0,03 101 51 9,6 12,7 0,040 1,25

OtО8

0 017

С лигатурой предлагаемой

0,09, 0,015 0,005 0,03 101 54 8,4 10,4 0,037 0,96

0,013 0,02

0,012 0,03

7,7 8,2 0,037 0,93

817 9 3 Ок038 . Ор87

0,09

0,11

0,02 103 58

0,03 110 57

0,03 111 53 9,2 11,7 0,038 1,17

С известной

0,103 0,070

Составитель Н. Шепитько

Редактор С. Квятковская Техред Л.Микеш Корректор А, Ференц

Тираж 603 Подписное

BHHHIlH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 661/24

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

М

КЙ

o,ж

g о о о

Р4

Ц ф х

Ц о

0 о о Ф

mo

Я < 3 х х о Ц

Ц о

Х Ф оо о сч х

0) ф

0) н ф х

И х е е о