Медный сплав для литейных форм

(51)22 9/06 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МЕДНЫЙ СПЛАВ ДЛЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт технологии металлов Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Карпенко Михаил Иванович Марукович Евгений Игнатьевич Бадюкова Светлана Михайловна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт технологии металлов Национальной академии наук Беларуси(57) Медный сплав для литейных форм, содержащий хром, цирконий, никель, железо и медь, отличающийся тем, что он дополнительно содержит фосфор, марганец и бор при следующем соотношении компонентов, мас.хром 1,40-11,50 цирконий 0,02-1,30 никель 0,22-1,10 железо 0,13-2,60 фосфор 0,005-0,25 марганец 0,05-2,70 бор 0,002-0,04 медь остальное. Изобретение относится к области металлургии, а именно к сплавам на основе меди для форм, применяемых в машинах непрерывного литья заготовок. Известен медный сплав для форм (патент ФРГ 3527341, МПК С 22 С 9/10, 1986), содержащий, мас.хром титан кремний медь и примеси Эксплуатационная стойкость форм из известного сплава не превышает 6-9 смен. Известен также медный сплав для форм (заявка Японии 61-41973, МПК С 22 С 9/00,1986) следующего химического состава, мас. 7485 1 2005.12.30 хром алюминий кремний цирконий титан медь и примеси Этот сплав имеет низкую плотность, температуру разупрочнения не более 470-500 С и недостаточную коррозионно-эрозионную стойкость, что снижает долговечность и надежность форм, применяемых в машинах непрерывного литья заготовок. Наиболее близким к предложенному является сплав на основе меди для изготовления литейных форм (а.с. 1831510, МПК С 22 С 9/00), содержащий никель, кремний, хром, железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит по крайней мере один металл из группы, включающей цирконий, церий, гафний, ниобий, титан и ванадий при следующем соотношении компонентов, мас.никель кремний хром железо один металл из группы Известный сплав обладает следующими свойствами предел прочности при растяжении, МПа относительное удлинение,температура разупрочнения, С коррозионно-эрозионная стойкость, мг/м 2.гс твердость при 500 С,эксплуатационная стойкость, смен Недостатком известного сплава является низкая коррозионно-эрозионная стойкость. Отмечается также недостаточная пластичность сплава, особенно при повышенных концентрациях хрома. Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение коррозионно-эрозионной стойкости и пластичности. Поставленная задача решается следующим образом медный сплав для форм, содержащий хром, цирконий, никель, железо и медь, дополнительно содержит фосфор, марганец и бор при следующем соотношении компонентов, мас.хром цирконий никель марганец железо фосфор бор медь 7485 1 2005.12.30 Содержание никеля в предложенных концентрациях связано с повышением коррозионных и пластических свойств. При концентрации никеля до 0,22 повышение коррозионно-эрозионной стойкости недостаточно, а при увеличении содержания никеля более 1,10 снижается пластичность и эксплуатационная стойкость форм. Введение марганца обусловлено его высокой легирующей способностью и положительным влиянием на повышение температуры разупрочнения и коррозионно-эрозионную стойкость, что способствует повышению эксплуатационной стойкости форм. При концентрации марганца до 0,05 его легирующий эффект и повышение температуры разупрочнения недостаточны, а при содержании марганца более 2,70 снижаются пластичность и стабильность эксплуатационных свойств. Железо введено для снижения склонности сплава к росту зерна при медленном затвердевании форм и повышения технологических свойств. При концентрации железа до 0,13 его влияние незначительно, а при увеличении его концентрации более 2,60 снижается коррозионная стойкость. Бор введен как эффектный модификатор и раскислитель, измельчающий литое зерно и способствующий повышению коррозионно-эрозионных свойств. Его модифицирующий эффект при содержании до 0,002 проявляется слабо. Увеличение его концентрации более 0,04 снижает пластические свойства. Хром является основным легирующим компонентом, обеспечивающим коррозионноэрозионную стойкость, однако при содержании более 11,5 он снижает технологические свойства и пластичность. При концентрации до 1,40 характеристики твердости и коррозионно-эрозионной стойкости недостаточны. Цирконий в количестве 0,02-1,30 благоприятно влияет на механические и эксплуатационные свойства, однако при содержании до 0,02 его влияние проявляется слабо. При увеличении концентрации циркония более 1,30 снижается пластичность. Фосфор в количестве 0,005-0,25 хорошо раскисляет сплав, стабилизирует структуру, технологические и механические свойства. При содержании фосфора до 0,005 снижается плотность и эксплуатационные свойства. Верхний предел концентрации фосфора(0,25 ) обусловлен снижением пластичности сплава. Сплав выплавляют в индукционных печах при температуре 1350-1400 С с использованием защитного покрова из сажи и криолита. В качестве шихты применяют медь, чистую от кислорода, металлический хром Х 99 А, измельченный до фракции 0,1-1,0 мм, ферроцирконий ФЦр 50 Мн 30 М 10, никель Н 3, феррофосфор ФФ, ферробор ФБ 1, и лигатуры на основе меди,никеля и хрома. Перегретую до 1350 С медь раскисляют феррофосфором и легируют металлическим хромом, ферроцирконием и никелем. После доводки химического состава сплав раскисляют и модифицируют ферробором и марганцем. Отливки, технологические пробы и образцы для механических испытаний получают в сухие разовые формы заливкой расплава с относительно высокой для медных сплавов температурой (1280-1350 С). В табл. 1 приведены химические составы медных сплавов опытных плавок, а в табл. 2- коррозионно-эрозионная стойкость, механические и эксплуатационные свойства. Испытания на коррозионно-эрозионную стойкость проводили на установке модели СМТ 1 М при частоте вращения образца 10001200 об/мин в коррозионной пульпе из электролита и абразивных частиц. Определение физико-механических свойств проводили на стандартных образцах. Эксплуатационную стойкость сплавов определяли на установке непрерывного литья заготовок по стойкости форм при литье железоуглеродистых сплавов. Как видно из табл. 2,предложенный сплав обладает более высокими показателями коррозионно-эрозионной стойкости, пластичности и эксплуатационной стойкости, чем известный. Содержание компонентов, мас.ЦиркоМаргаНикель Железо Фосфор ний нец 0,12 0,07 0,02 0,22 0,05 0,13 0,005 0,84 0,67 1,56 2,23 0,12 1,30 1,1 2,7 2,6 0,25 0,01 0,06 0,03 0,07 0,002 1,52 1,14 3,20 3,2 0,33 остальное остальное остальное остальное остальное остальное Таблица 2 Предел КоррозиЭксплуатапрочности Относи- Твердость онноПлотность, ционная Сплав при растя- тельное уд- при 500 С, эрозионная г/см 3 стойкость,жении,линение,Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.