SU1081230A1

SU1081230A1 - Лигатура

Info

Publication number: SU1081230A1
Application number: SU823521446A
Authority: SU
Inventors: Николай Иванович Бестужев; Семен Наумович Леках; Александр Васильевич Павлов; Виктор Евгеньевич Пигасов; Алексей Михайлович Мельников; Людмила Владимировна Слепова; Виктор Петрович Зайко; Бранислав Иванович Байрамов; Марк Абрамович Рысс; Евгений Алексеевич Новоселов; Юрий Петрович Белый
Original assignee: Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт
Priority date: 1982-12-16
Filing date: 1982-12-16
Publication date: 1984-03-23

Abstract

ЛИГАТУРА, содержаща редкоземельные элементы цериевой группы , магний, кремний, барий, кальций и железо, .отличающа с тем, что, с целью повышени предела прочности чугуна и степени усвоени легирующих элементов, она дополнительно содержит марганец и иттрий при следующем соотношении компонентов, мае.%: Редкоземель .ные элементы цериевой 0,1-1,0 группы 5-10 Магний 25-60 Кремний 0,1-5,0 Барий 0,2-1,0 Кальций О) 0,1-10,0 Марганец 0,01-1,0 Иттрий Железо Остальное

Description

CD Ж

JC

:о

Изобретение относитс к литейному производству, а именно к изысканию составов лигатур, примен емых при производстве высокопрочного чугуна с шаровидным графитом.

Известна лигатура 1, содержаща , мас.%:

РЗМ30-60

Иттрий5-15

Алюминий0,5-15

Магний0,1-6,0

Кальций0,5-30

Барий . 0,5-30 Стронций0,1-15

Кремний30-50

Железо Остальное Недостатком данной лигатуры вл етс низка степень усвоени легирующих элементов, что обусловлено недостаточным эффектом модифицировани ..

Наиболее близкой к предложенной вл етс лигатура С2, содержаща , Mac.S:

РЗМ2-15

Кальций5-20

Магний12,5-25

Барий0,1-10

Железо 1-26

КремнийОстальное

Однако повышенное содержание кал ци и магни в известной лигатуре ухудшает услови модифицировани чугуна. Особенно это относитс к внутриформенному модифицированию (известно, что кальций приводит к шлакованию лигатуры, что требует высоких температур заливки дл обеспечени нормального хода процесса модифицировани , повышенное содержание магни снижает коэффициент усвоени магни , ухудшаютс услови заливки форм - выплески металла, пирроэффект, повы111енное выделение дыма).

Кроме того, известна лигатура обеспечивает, получение ВЧШГ ферритного или ферритно-перлитного классов , вследствие отсутстви в ее составе элементов перлитизирующих металлическую матрицу. Дл получеНИН чуГунов перлитного и перлитно-. ферритового классов требуетс дополнительна технологическа операци легирование.

Целью изобретени вл етс повышение предела прочности чугуна и степени усвоени легирующих элементов .

Поставленна цель достигаетс те . что лигатура, содержаща редкозе-. мельные элементы цериевой группы, магний, кремний, барий, кальций и желе.зо, дополнительно содержит марганец и иттрий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Редкоземельные элементы цериевой

0,1-1,0 группы 5-10 Магний

Кремний 25-60 Барий 0,1-5,0 0,2-1,0 Кальций 0,1-10,0 Марганец 0,01-1,0 Иттрий

Железо Остальное

Обоснование выбранных пределов содержани ингредиентов ( установлены экспериментально):

известно положительное вли ние

редкоземельных элементов цериевой группы на процесс сфероидизацииии графита в чугунах. Пределы содержани 0,1-1,0 РЗМ цериевой группы в лигатуре и обеспечение ею содержани этих элементов в чугунах (0,002-0,02% после модифицировани вл ютс оптимальными. Кроме того, при установке величины содержани РЗМ учитывалс фактор низкой стоимости лигатуры;

магний - нижний предел выбран, исход из необходимости обеспечени достаточной величины М остатка; в чугуне дл сфероидизации графита. Увеличение содержани магни свы- ;

ше 10% снижает коэффициент усвоени магни и ухудшает услови заливки и модифицировани расплава чугуна-/ кремний - при его содержании в лигатуре в пределах 25-60% обеспечиваетс оптимальна графитизирующа обработка расплава и удовлетворительна растворимость лигатуры; барий - пределы его содержани в лигатуре 0,1-5,0% обеспечивают

оптимальную графитизирующую обработку расплава и устран ют возможность по влени структурно-свободного цементита;

кальций оказывает положительное

вли ние на процесс сфероидизации графита (кальций сам вл етс слабым сфероидизатором, кроме того, он обладает большим химическим сродством к вредным примес м - демодификаторам сере и кислороду, в силу чего он св зывает их в устойчивые химические соединени , рафинирует расплав чугуна и подготавливает его к сфероидизирующей обработке магнием ). Верхний предел

(1,0%) установлен исход из необходимости обеспечени хорошей растворимости лигатуры при внутриформенном модифицировании чугуна. Нижний предел (0,2%) - исход из эффективности рафинирующего действи лигатуры-;

марганец вл етс элементом перлитизатором структуры. Включение его б состав лигатуры позвол ет

осуществл ть одновременно две технологические операции - модифицирование и легирование чугуна. Причем при внутриформенном модифицировании обеспечиваетс экономное (без угара ) позднее легирование. Кроме того, марганец благопри тно воздействует на услови модифицировани за счет снижени температуры плавлени лигатуры.. Превышение содержани марганца в лигатуре свыше 10% исключает возможность получени ВЧШГ перлитного класса и снижает ункперсальность лигатуры;

иттрий благопри тно воздействует на процесс сфероидизации графита. При зтом общее легирование иттрием чугуна даже в небольших количествах увеличивает прочность при раст жении и твердость получаемых чугунов, позвол повысить их марку. Превышение содержани иттри в лигатуре свыше верхнего предела можеу привести к по влению кромочного отбела в тонкостенных отливках и снижает универсальность лигатуры. Нижний .предел (0,01%) установлен исход из эффективности вли ни иттри .

Таким образом, компоненты лигатуры , взаимодейству с чугуном, оказывают активное рафинирующее воз .ействие на расплав чугуна, графитизируют и перлитизируют чугун, сфероидизируют графит. При этом значительно повышаетс прочность ВЧШГ, улучшаетс равномерность растворени лигатуры в расплаве чугуна, стабилизируютс структура и свойства отливок полученных внутриформенным модифицированием.

Пример. Дл проведени сравнительных испытаний известной и п.редлагаемой лигатур был выплавлен исходный чугун следующего состава, углерод 3,4%, кремний 2,6%, марганец 0,2%, хром 0/1%, сера 0,02%. Технологи получени высокопрочного чугуна включала обработку лигатурами исходного расплава в реакционной камере сырой песчано-глинистой формы.Предлагаема лигатура использовалась с нижним, верхним и средним содержани ми ингредиентов, известна лигатура - со средним содержанием компонентов. Испытуемые составы лигатур представлены в табл. 1 Расход лигатур составил 1,2-2,0%, температуры заливки форм 1340 и 1420 г..

Результаты механических испытаний чугунов с шаровидными графитом, : полученных при модифицировании известной и предлагаемой лигатурами, а также степень усвоени легирующих элементов расплавом чугуна представлены в табл. 2.

Данные на усвоению добавки модификатора расчитаны исход из величины нерастворившегос остатка

0 и степени усвоени элементов, вход щих в состав лигатур.

Из табл. 2 видно, что максимальные механические свойства достигаютс у чугунов, модифицированных

5 S литейной формепредложенной лигатурой . Чугуны, отработанные известными лигатурами и противопоставленной экспертизой, недостаточно эффективно модифицированы (больша веQ личина нерастворившегос остатка,

низка степень усвоени элементов), вследствие чего обладают низкими механическими характеристиками. По полученным экспериментальным

5 данным было определено, что усвоение чугуном легко окисл емых компонентов (РЗМ, магний, иттрий, кальций , алюминий, барий ), вход щих в состав лигатуры составл ет 65%, при полностью растворившейс добавке,

а остальных элементов (кремний, марганец, стронций) - 90%.

Технологи получени лигатуры. Лигатуру с содержанием 0,11 ,0% РЗМ, 5-10% магни , 25-60%

5 кремни , 0,1-5,0% бари , 0,1-10% марганца, 0,01-1,0% иттри , остальное железо получают сплавлением ферросплавов или восстановительной плавкой в электропечи. Марганец в

0 количестве О,1-10% присаживают в расплав в виде чистого компонента или ферросплава. Иттрий в расплав лигатуры переходит из концентратов в процессе восстановительной плав5 ки или. его присаживают в расплав в виде чистого- компонента.. Полученную лигатуру измельчают на щековой дробилке до фракций 5-50 мм. I

Экономический эффект от использовани предложенной лигатуры по сравйё -нию с применением известной лигату- ры дл производства отливок из ./. ВЧШГ внутрифоЕЯленным модифицирова5 нием составит 106 тыс.руб.

Таблица 1

ПредлоТаблица

Claims

ЛИГАТУРА, содержащая редкоземельные элементы цериевой группы, магний, кремний, барий, кальций и железо, .отличающаяся тем, что, с целью повышения предела прочности чугуна и степени усвоения легирующих элементов, она дополнительно содержит марганец и иттрий при следующем соотношении компонентов, мае.%:

Редкоземельные элементы цериевой .

группы 0,1-1,0 Магний 5-10 Кремний 25-60 С Барий 0,1-5,0 е Кальций 0,2-1,0 (/> Марганец 0,1-10,0 Иттрий 0,01-1,0 Железо Остальное Кмм

30-60

5-15

0,5-15

0,1-6,0

0,5-30

0,5-30

0,1-15

30-50 Остальное

0,1-1,0 •5-10 25-60

0,1-5,0

0,2-1,0

0,1-10,0 0,01-1,0 Остальное