Лигатура для чугуна

 

Изобретение относится к лигатурам для чугуна. Целью изобретения является повышение прочностных свойств, удароустойчивости, коррозионно-эрозионной износостойкости и жаропрочности чугуна. Лигатура содержит, мас.%: никель 3 - 7

кремний 3 - 7

углерод 5,2 - 9

хром 4 - 6

кобальт 1 - 7

медь 2 - 5

иттрий 3 - 8

нитриды ванадия 12 - 19

цирконий 2 - 5

кальций 0,3 - 2

железо остальное. Получение доэвтектического кремний-марганцового чугуна с использованием предлагаемой лигатуры позволило получить σ<SB POS="POST">B</SB> = 650 - 720 МПа, кольцевую прочность 626 - 640 МПа, предел коррозионной усталости 510 - 525 МПа, относительную коррозионно-эрозионную износостойкость 2,10 - 2,27

при этом длительная прочность при 800°С возросла до 456 - 489 МПа. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 22С 35/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4714841/02 (22) 06.07.89 (46) 07.08.91. Бюл. М 29 (71) Всесоюзный заочный политехнический институт (72) Б.К.Святкин, M,È,Êàðïåíêo, С.М;Бадюкова и М.Б.Егорова (53) 669.15-198(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1488341, кл. С 22 С 35/00, 1989.

Заявка Франции

N 2509327, кл: С 22 С 35/00. 1-980, (54) ЛИГАТУРА ДЛЯ ЧУГУНА (57) Изобретение относится к лигатурам для чугуна. Целью изобретения является повышение прочностных свойств, удароустойчиИзобретение относится к металлургии, в частности к лигатурам для производства литых деталей из чугуна с повышенными характеристиками удароустойчивости и износостойкости.

Цель изобретения — повышение прочностных свойств удароустойчивости, коррозионно-эрозионной износостойкости и ждропрочности yryHa.

Лигатуру получают сплавлением чистых компонентов и ферросплавов с металлическим иттрием и нитридами ванадия при

1340-1370 С, разливают в плоские изложницы. Измельченную до фракций 0,5-5 мм лигатуру присаживают в расплав чугуна во. время слива его из плавильной печи в ковш.

Нитриды ванадия используют в виде порошка (ТУ 6-09-03-364-74), иттрий в измельченном виде марки ИтМ-2 (ТУ 48-4-208-82) и,, Я2 „„1668453 А1 вости, коррозионно-эрозионной износостойкости и жаропрочности чугуна. Лигатура содержит, мас,%, никель 3-7; кремний

3-7; углерод 5,2-9; хром 4-6; кобальт 1-7; медь 2-5: иттрий 3-8; нитриды ванадия 1219; цирконий 2-5; кальций 0,3-2; железо— остальное. Получение доэвтектического кремниймарганцового чугуна с использованием предлагаемой лигатуры позволило получить Ob = 650-720 МПа, кольцевую прочность 626-640 МПа, предел коррозионной усталости 510-525 МПа. относительную . коррозионно-эрозионную износостойкость

2,10-2,27; .при этом длительная прочность при 800 С возросла до 456-489 МПа, 2 табл. ферросилиций с цирконием cDСПрМн2 (TY

14-141-88-85), в котором содержится 3 мас.% кальция, Лигатуру испытывали при выплавке чугуна. содержащего мас.%; углерод 3; кремний 1,7; марганец 0,7; фосфор 0,07; хром

0,03; сера 0,07; азот 0,003; никель 0,18 и железо — остальное; Чугун выплавляют в отрытых индукционных печах.

В табл.1 приведены составы лигатур опытных плавок, использованных для микролегирования чугуна. Лигатуры вводят при выпуске чугуна из индукционной печи в ковш в количестве 0,5% от массы заливаемого расплава. Фракция измельченной лигатуры 0,5-5 мм, температура чугуна при введении лигатуры 1430-1450 С.

1668453

В табл.2 приведены результаты механических и эксплуатационных испытаний микролегированных чугунов опытных плавок.

Длительную прочность определяли при

800 С, а оценку глубины проникновения коррозии — по ГОСТ 7769-82 с использованием методики по ГОСТ 6032-84.в сравнении с зталоном, в качестве которого используют чугун ЧХНТ.

Образцы для механических испытаний

10 изготавливали в соответствии с требованиями ГОСТ 1497-84 и ГОСТ 11701-84, коррозионных испытаний — по ГОСТ 9.908-85, а зионной усталости получен при испытании цилиндрических образцов типа УШ на базе

10 циклов.

Иттрий введен в предлагаемую лигатуру в количестве 3-8 мас.% как аффективная микролегирующая и модифицирующая добавка для чугуна, повышающая однород20 ность и стабильность структуры и устраняющая образование в ней междендритного графита, способствующая увеличению изолированности и компактности графита и других составляющих структуры и повышения механических характеристик чугуна в отливках, особенно пластических служебных свойств, При концентрации иттрия до 3,0 мас.% модифицирующий эффект проявляется слабо и пластические служебные свойства чугуна, в отливках находятся на низком уровне, а при увеличении концентрации иттрия более 8 мас.% снижается ста35 бильность микролегирующего и модифицирующего эффекта, увеличивается количество неметаллических включений и снижаются механические свойства чугуна, долговечность литых деталей и служебных их свойств.

Нитриды ванадия в количестве 12-19 мас,% существенно измольчают структурные составляющие, снижают пористость и повышают равномерность модифицирования, усвояемость лигатуры рэсплавом.и продолжительность сохранения микролегирующего эффекта лигатуры, что обеспечивает повышение относительного удлинения и удароустойчивости чугуна в отливах.. При концентрации нитридов ванадия до 12 мас.% измельчение структуры и повышение служебных и пластических свойств недостаточное, а при увеличении концентрации нитридов ванадия более 19 мас,% повышается угар металла и снижаются однородность структуоы, кольцев" ÿ прочность, для определения кольцевой прочности используют трубные заготовки. Предел корро- 15

3-7

3-7

5,2-9,0

4-6

1-7

2-5

3-8

12-19

2-5

0,3-2.0

Остальное механическйе и эксплуатационные свойства чугуна в отливках, Содержание других компонентов выбраны в соответствии с принятым содержанием в лигатурах, используемых для модифицирования чугуна с повышенными служебными и пластическими свойствами.

Эффективное содержание кремния в лигатуре составляет 3-7 мас.%, углерода 5 2-9 мас,% и меди 2-5 мас.%. Такая концентрация графитизирующих компонентов при содержании хрома от 4 до 6 мас.% повышает равномерность и стабильность структуры чугуна, способствует повышению его механических и служебных свойств, Наличие в лигатуре 7,0-7,0 мас.% кобальта способствует повышению стабильности микролегировакия, служебных и механических свойств, При увеличении концентрации более 7,0 мас,% повышается температура плавления лигатуры и снижается удароустойчивость чугуна. а при концентрации кобальта до 1,0 мас,% стабильность механических свойств и служебных характеристик низкие.

Вследствие достаточно полного усвоения лигатуры чугуном и высокой однородности структуры и стабильности, удельный расход лигатуры снижается на 30-50% в сравнении с известной.

Таким образом, как следует из данных представленных в табл.2, применение предлагаемой лигатуры позволяет существенно повысить прочностные свойства, удароустойчивость, коррозионно-эрозионную износостойкость и жаропрочность чугуна.

Формула изобретения

Лигатура для чугуна, содержащая никель, кремний, углерод, хром, кобальт, медь: и железо, о т л и.ч а ю щ а я с я тем, что, c целью повышения прочностных свойств, удароуетойчивости, коррозионно-эрозионной износостойкости и жаропрочности чугуна, она дополнительно содержит иттрий, нитриды ванадия, цирконий и кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Никель

Кремний

Углерод

Хром

Кобальт

Медь

Иттрий

Нитриды ванадия

Цирконий

Кальций

Железо

1668453 а (ф

X д

c v

Ф О X т m о л Ф и 1о °

LI Ol- I!

mм сч

О о.©

35С д)

О о

Ьис о

: о

Q. Ф

m v и т счмбО I

Ck

63

lO л

Ф Iи

Л X

L o m о а м с.Б

>мял I и

Щ

Х

-Z

) о и о

Б . о o U т

Я

S х с

x m о - щ с р и

<о .Баа о >

Ф ) о

L xv о СЧМ СС и

Ф Ф m о с аs

X а Ф

Фа Km о с ао s aIФ - Ф

Ши? -2

S с

l

S с

<и и о

Ф Ф щ m

6)

5m Ф

У

S с

LO

1К

X с

Ф

IS..o и о о

)S, о

0 и

S т м

С

m и

Ф. S

CQ c

X т

О о

S о

m а О аале

o mm а о

Iо о л т

C)

СЧ о (: СЧ

2 и и

m m с о ФФ Фй

LA CO t ct т Ф с3 м мсч t

СЧ СЧ СЧ

e O.В СЧ

2323 о с — СЧ СЧ СЧ

СЧ СЧ СЧ СЧ ч- чоаво а СЧ е евоом оооо

LtI CV CO t сОФ юм

LA LO М) LD оооо

IX

Ф

Ем.! и а