Лигатура для ковшовой обработки ковкого чугуна — SU 1084329 (original) (raw)
ОЮЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 9) Зсю С 22 С 35/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ л. Иф 13ва, Л.С батска 669. 15.018. 2(088. 8 1. Авторское свиде 69, кл. С 22 С 35 Авторское свидет 61, кл. С 22 С 35 57) ЛИГАТУРА ДЛЯ К КОВКОГО ЧУГУНА,тельство СССР00, 1970,льство СССР00, 1968.ОВШОВОЙ ОБРАодержащая 93013 9246 (54) 0,1-5,00,5-3,0Остально(22) (46) (72) З.А. . (71) ного . тут (53) 3512326/22- 04, 10.82 07.04.84. Б С.С. Арнаут Черкес и Л. Тульский ор Знамени пол Перегудов ена Трудового Крас технический инстиванадий, марганец, кремний, азот, алюминий и железо, о т л и ч а ю - щ а я с я тем, что, с целью повышения стойкости ковкого чугуна мног кратным ударом, она дополнительно содержит барий и бор при следующем соотношении компонентов, мас.71Ванадий 15-35Марганец 0,15-5,0Кремний 30-50Азот 0,01-0,5Алюминий О, 1-3,0Барий20 30 1 10843Изобретение относится к чернойметаллургии, в частности к изысканиюсоставов лигатур для ковшовой обработки ковкого чугуна.Известна лигатура1), содержащаявес.%:Ванадий 6-25Кремний 10-40Марганец 5-15Хром До 5 0Железо ОстальноеОднако известная лигатура неприменима для легирования ковкого чугунавследствие высокого содержания в нихкарбидообразующих элементов - марганца и хрома.Наиболее близкой к изобретениюявляется лигатура Г 2 ), содержащаявес.%:Ванадий 15-35Марганец 7-20Кремний 1, 5-25Хром До 5Углерод 0,5-1,5Азот 3-8 25Алюминий До 3Железо ОстальноеОднако и данная лигатура неприменима для легирования шерритного ковкого чугуна из-за высокого содержания марганца, хрома и азота. Повыпенное содержание хрома приводит к увеличению в структуре количества нераспавшихся эвтектических карбидов, что требует удлинения первой стадии отжига, цементит перлита35 также графитизируется с большим трудом. Азот, растворяясь в железе, стабилизирует карбиды и обусловливает уменьшение скорости обеих стадий графитизации. Избыток марганца .40 также стабилизирует первичный цементит и затрудняет графитизацию цементита перлита, в результате чего матрица отожженного чугуна имеет включения эвтектического цементита.45 Стойкость к повторному удару определяется структурой металлической основы. Наличие нераспавшихся карбидов железа эвтектического цементита) приводит к низким значениям50 ударно-усталостной прочности при многократно повторяющихся нагрузках.Цель изобретения - повьппение стойкости ковкого чугуна многократ 55 ным ударом.Поставленная цель достигается тем, что лигатура для ковшовоиобработки ковкого чугуна, содержа 29 2щая ванадий, марганец кремний, азот, алюминий и железо, дополнительно содержит барий и бор при следующем соотношении компонентов, вес,%:Ванадий 15-35Марганец 0,15-5,0Кремний 30-50Азот 0,01-0,5Алюминий 0,1-3,0Барий О, 1-5,0Бор 0,5-3,0Железо ОстальноеЛигатуру изготавливают методом сплавления в тигле с кислой футеровкой индукционной электропечи ЛПЗВ. Требуемый химический состав обеспечивают сплавлением феррованадия, азотированного ферромарганца, сили- . кобария, ферробора, силумина и ферросилиция. Угар элементов при сплавлении компонентов составляет,%: ванадий, 30; марганец 10; барий 10; бор 0,0; азот 0,0; кремний 10;алюминий 20. Соответственно усвоение элементов составляет,%: ванадий 70; марганец 90; барий 90; бор 100; азот 100; кремний 90; алюминий 80.Температура плавления лигатуры 1250 С.Выбор количественного соотношения компонентов в предлагаемой лигатуреобъясняется тем, что при содержа. нии в лигатуре ванадия менее 15% будет низкая сопротивляемость чугуна разрушению многократным ударам, при содержании более 35% резко увеличивается температура плавлениялигатуры. Марганец - азотированнь 1 й марганец введен .из технологических соображений, как носитель азота,При содержании бария менее 0,1% ухудшается графитизация чугуна при отжиге, при содержании более 5% ухудшается растворимость лигатуры в чугуне из-за образования на поверхности ее кусков тугоплавких продуктов реакций бария с кислородом, серой и углеродом чугуна.При содержании бора менее 0,5% не обеспечивается ускорение графитизации чугуна при отжиге, при содержании более 3% тормозится графитизация при отжиге. При содержании азота менее 0,01% он не оказывает эффекта, при содержании более 0,5% - тормозит вторую стадию графитизацин чугуна при отжнге. Оптимальное графитизирующеез 1084329 действие азот оказывает в сочетании с бором за счет образования субмикроскопических включений нитрнда бора, изоморфных графиту и выполняющихроль центров графитизации приотжиге. Таблица 1 СосХимический состав, вес.Ж тав Ч Мп Ва В Н Яд А 1 Сг С Ре 1 15 015 0,1 05 001 30 01 11 25 2,5 2,5 1,7 0,25 40 1,5 Остальное То же Я 1 35 5 5 3 0,5 50 3,0 0,5 1 У 15 7 -- 3 15 00 00 У 25 14 -- 55 13 15 25 1М3 1,5 У 1 35 20 -- 8 25 3 5 Состав Микроструктура Перлит,% Феррит,7 Количество гнезд углеродаотжига на 1 мм 15 80-90 80-85 80-85 20 80 1 ПНелеги 20 80 рованный 100 90-130 При содержании кремния менее 30 и более 50% увеличивается температура плавления лигатуры и ухудшается 10 ее усвоение чугунбм. Лигатурами данных составов легируют в ковше чугун следующего состава, вес.%: С 2,78, 5 1,14, Мп 0,51, Ь О, 15; Р 0,14; С 0,09; Ге остальное. Лигатуру вводят в количестве 1-1,5% от веса жидкого металла в ковше 35 (80 кг) с таким расчетом, чтобы кон- центрация ванадия в чугуне не превышала 0,5% свыше он начинает образовывать собственные карбиды. Чугун выплавляют дуплекс- процессом: 10-тон.40 ная водоохлаждаемая вагранка - 10- тонная дуговая кислая электропечь, Разливку чугуна производят в сырые 4При содержании алюминия 0,1% в лигатуре ухудшается графитиэация чугуна при отжиге, при содержании более 3% ухудшается сопротивление разрушению многократным ударом эа счет образования в чугуне пленки окиси алюминия.Для испытаний готовят три состава предлагаемой и три состава извест. ной лигатуры, химический состав которых приведен в табл формы из формовочной смеси. Из чугу на отливают пластины размером 130 х хбОх 15, иэ которых изготавливают образцы 55 х 10 х 10 (без надреза)для испытаний на повторный удар, Отжиг производят по двухстадийному 36-часовому режиму. После отжига исследуют микроструктуру чугуна, а также ударно-усталостную прочность. Параллельно испытывают аналогичные свойства нелегированного чугуна и чугуна легированного известной лигатурой. Результаты испытаний приведены в табл.2 и 3.Т а блица 21084329 Таблица 3 Состав Количество ударов до разрушения при А=0,784 Дж Состав 33400 37000 8000 1 У 10500 38600 10200 У 1 Составитель Н, ШепитькоРедактор М. Келемеш Техред Т, Дубинчак Корректор О. Тигор Заказ 1929/20 Тираж 603 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Количество ударов до разрушенияпри А=0,784 Дж Результаты испытаний свидетельст, вуют о том, что предлагаемая лигатура позволяет получать ферритный ковкий чугун беэ остаточного цементы э та в структуре. Ударно-усталостная прочность этого чугуна в 3-4 раза выше ударно-усталостной прочности легированного известной лигатуры. Это приводит к высокому показателю экономии металла,Таким образом, предлагаемая лигатура может быть рекомендована для легирования ковкого чугуна,из которого изготавливают целый ряддеталей автомобильного, сельскохозяйственного и текстильного машиностроения, работающих в условияхмногократных ударов. Экономия от использования пальцев режущего аппарата к зерноуборочному комбайну из Ферритного ковкого чугуна и легированного ковкого чугуна на один комбайн составляет 129 руб,