ЛІГАТУРИ НА АЛЮМІНІЄВІЙ ОСНОВІ ДЛЯ ЧАВУНУ ТА СТАЛІ

Анотація

В металургії та ливарному виробництві для підвищення фізико-механічних та інших спеціальних властивостей чавуну та сталі застосовують широкий спектр лігатур. Серед них досить поширені лігатури на основі алюмінію завдяки їх невисокій температурі плавлення і відносній простоті виробництва.
Наприклад, досить широко використовують лігатури, які містять 20…30% хрому, 30…35% марганцю, решта-алюміній. Але такі лігатури, не дивлячись на наявність у їх складі легуючих елементів, не досить ефективні внаслідок слабкої модифікуючої дії на розплав.
У цій роботі поставлено за мету підвищити модифікуючу здатність лігатур Al-Cr-Mn шляхом введення до їх складу рідкоземельних металів(РЗМ).
Лігатури виплавляли наступним чином: у розплавлений та перегрітий до 1200-1300°С алюміній окремими порціями вводили хром, потім марганець, причому останні можна вводити як у чистому вигляді,так і у вигляді феросплавів. Після повного розчинення хрому і марганцю в розплав вводили РЗМ у вигляді мішметалу або фероцерію, розплав рафінували та розливали у виливниці. Лігатури можуть тривалий час зберігатися на повітрі , легко подрібнюватися і добре засвоюватись рідким металом. Температура плавлення лігатур залежно від співвідношення компонентів становить 810…1220 °С.
Були виплавлені кілька лігатур такого хімічного складу (табл.1)
Табл. 1 Хімічний склад лігатур
Інд. Вміст елементів, % мас.
Al Cr Mn РЗМ Fe
1 40 25 35 ___ –
2 30 15 15 35 решта
3 70 10 10 8 –
4 40 20 30 2 –

Цими лігатурами обробляли чавун такого хімічного складу, % за масою : С-3,22; Si-1,93; Mn-0,77; S-0,03; P-0,067; Fe-решта.
У всіх випадках кількість лігатури, що вводилась у ківш з чавуном, складала 0,5%. Механічні властивості чавуну після обробки кожною лігатурою наведені в табл.2.

Табл. 2 Властивості оброблених чавунів
Інд. Межа міцності на розтяг( ), МПа Межа міцності при згині
), МПа Стріла прогину при відстані між опорами 300 мм, мм Твердість, НВ
1 227 424 1,8 197
2 548 929 3,4 285
3 463 937 5,8 269
4 332 616 2,1 229

Також цими лігатурами обробляли сталь 35ХЛ такого хімічного складу: C-0,33; Si-0,38; Mn-0,49; Cr-0,88; Fe-решта. Кількість лігатури,що вводилась у ківш з металом, складала в кожному випадку 1%. Зразки для дослідження механічних властивостей сталі гартували у маслі від температури 860 °С і потім відпускали при 500 °С протягом 1 години.
Механічні властивості сталі 35ХЛ після обробки лігатурами наведені у табл. 3

Табл.3 Властивості сталі 35ХЛ після оброблення лігатурами
Інд. Межа міцності на розтяг( ), МПа Межа текучості
( ), МПа Відносне видовження( ,% Відносне звуження , % Ударна в’язкість, кДж/м2
1 938 762 10,8 46,7 627,6
2 1126 834 10,5 43,3 696,2
3 1039 807 10,4 45,1 647,2
4 1162 899 10,1 42,.9 764,9

На підставі проведених досліджень для суттєвого поліпшення фізико-механічних властивостей чавуну та сталі можна рекомендувати лігатури такого хімічного складу, % за масою : Al-30…70; Сr-10..25; Mn-10…30; РЗМ-2…35; Fe-решта. Такий широкий діапазон концентрацій елементів у лігатурах дає можливість поліпшувати саме ті властивості металу, які є визначальними для конкретних виробів.