Качество кремниево-никелевой бронзы КН1-3 электрошлаковой выплавки из некомпактных отходов

Разработана технология электрошлаковой выплавки бронзы КН1-3 из некомпактных отходов. Исследовано качество полученного металла – химический состав, структура, некоторые механические и физические свойства. Определены оптимальные параметры термической обработки, позволяющие получать бронзу с набором т...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :Современная электрометаллургия
Дата:2009
Автори: Гнатушенко, А.В., Биктагиров, Ф.К., Игнатов, А.П., Грищенко, Т.И.
Формат: Стаття
Мова:Російська
Опубліковано: Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України 2009
Теми:
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96032
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Качество кремниево-никелевой бронзы КН1-3 электрошлаковой выплавки из некомпактных отходов / А.В. Гнатушенко, Ф.К. Биктагиров, А.П. Игнатов, Т.И. Грищенко // Современная электрометаллургия. — 2009. — № 4 (97). — С. 13-16. — Бібліогр.: 2 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1859641638388760576
author Гнатушенко, А.В.
Биктагиров, Ф.К.
Игнатов, А.П.
Грищенко, Т.И.
author_facet Гнатушенко, А.В.
Биктагиров, Ф.К.
Игнатов, А.П.
Грищенко, Т.И.
citation_txt Качество кремниево-никелевой бронзы КН1-3 электрошлаковой выплавки из некомпактных отходов / А.В. Гнатушенко, Ф.К. Биктагиров, А.П. Игнатов, Т.И. Грищенко // Современная электрометаллургия. — 2009. — № 4 (97). — С. 13-16. — Бібліогр.: 2 назв. — рос.
collection DSpace DC
container_title Современная электрометаллургия
description Разработана технология электрошлаковой выплавки бронзы КН1-3 из некомпактных отходов. Исследовано качество полученного металла – химический состав, структура, некоторые механические и физические свойства. Определены оптимальные параметры термической обработки, позволяющие получать бронзу с набором требуемых эксплуатационных свойств. Technology of electroslag melting of bronze KN1-3 of non-compact wastes has been developed. The quality of produced metal was investigated: chemical composition, structure, some mechanical and physical properties. Optimum parameters of heat treatment, allowing producing bronze with required service properties, were defined.
first_indexed 2025-12-07T13:22:23Z
format Article
fulltext УДК 669.187.56 КАЧЕСТВО КРЕМНИЕВО-НИКЕЛЕВОЙ БРОНЗЫ КН1-3 ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ ВЫПЛАВКИ ИЗ НЕКОМПАКТНЫХ ОТХОДОВ А. В. Гнатушенко, Ф. К. Биктагиров, А. П. Игнатов, Т. И. Грищенко Разработана технология электрошлаковой выплавки бронзы КН1-3 из некомпактных отходов. Исследовано качество полученного металла – химический состав, структура, некоторые механические и физические свойства. Определены оптимальные параметры термической обработки, позволяющие получать бронзу с набором требуемых эксплуата- ционных свойств. Technology of electroslag melting of bronze KN1-3 of non-compact wastes has been developed. The quality of produced metal was investigated: chemical composition, structure, some mechanical and physical properties. Optimum parameters of heat treatment, allowing producing bronze with required service properties, were defined. Ключ е вы е с л о в а : электрошлаковая выплавка; неком- пактные отходы; бронза; отливка; качество металла; хими- ческий состав; структура; механические свойства; терми- ческая обработка Среди большого разнообразия медных сплавов осо- бую группу составляют дисперсионно-твердеющие, к которым относится и кремнисто-никелевая бронза КН1-3, не производимая в Украине. В то же время имеются потребности в данном сплаве ввиду хоро- шего сочетания его механических свойств и элект- ропроводности. В Институте электросварки им. Е. О. Патона освоена и реализована технология электрошлаковой выплавки из некомпактных отходов данного мате- риала. Бронзу получали двумя способами. В первом случае, в качестве исходной шихты для переплава в электрошлаковой тигельной печи использовали стружку, образующуюся в результате механической обработки заготовок производства Кольчугинского завода цветных металлов («КольчугЦветМет», Рос- сия). Во втором случае, бронзу КН1-3 выплавляли из шихты, состоящей из некомпактных (стружка, обрезь) отходов меди и никеля с долегированием во время плавки кремнием и марганцем непосред- ственно из шлакового расплава. Для этого в исход- ный шлак в нужном количестве добавляли компо- ненты, содержащие кремний и марганец, а режим плавки вели таким образом, чтобы восстановить эти элементы в металл. И в том, и в другом варианте плавки осуществляли по схеме, описанной в работах [1, 2]. По разработанной технологии путем разливки металла в чугунную изложницу (кокиль) с разме- рами внутреннего пространства 650 135 95 мм по- лучены бронзовые отливки массой 75кг (рис. 1, а), а разливкой в графитовую или стальную форму – круглые полые отливки с наружным диаметром до 400 мм и массой до 100 кг (рис. 1, б). Такие заго- товки используются для изготовления зажимных токоподводящих элементов для машин контактной стыковой сварки рельсов и труб. При необходимос- ти некоторые отливки подвергали горячей дефор- мации на прокатном стане VH-20260 фирмы «Шко- да» с целью получения заготовок (пластин) требу- емых геометрических размеров для изготовления бронзовых деталей, используемых в различных ус- тановках контактной стыковой сварки (рис. 1, в). Качество заготовок оценивали по нескольким критериям: внешний вид отливок, химический сос- тав и структура металла, а также его основные ме- ханические и физические свойства. Отлитые в чугунную изложницу (кокиль) брон- зовые заготовки, благодаря разливке под шлаком, имели ровную и гладкую поверхность (рис. 1, а). Ввиду утепления их верней части шлаком усадочная полость имела сравнительно небольшую протяжен- ность – 50… 60 мм, т. е. от отливки, имеющей от- ношение высоты к приведенному диаметру около 6, удаляется только 10 % массы, остальная часть яв- ляется годной. Прокатанные пластины имели ров- ную поверхность, а кромки были без трещин. Структуру бронзы электрошлаковой выплавки (ЭШВ) изучали по продольному срезу слитков и прокатанной пластины. После шлифования и трав- ления структура литой бронзы (рис. 2) состояла из двух типов кристаллов. По краям слитка располо- © А. В. ГНАТУШЕНКО, Ф. К. БИКТАГИРОВ, А. П. ИГНАТОВ, Т. И. ГРИЩЕНКО, 2009 13 жена зона столбчатых кристаллов, переходящая в зону равноосных, несколько укрупненных зерен. Такое строение объясняется условиями охлаждения металла, разливаемого в кокиль. Сама структура металла была плотной и однородной, без газовых пор, неметаллических включений и других макроде- фектов, структура катаного металла – однородная с зернами, вытянутыми в направлении деформации. Результаты химического анализа бронзы, полу- ченной из стружки «КольчугЦветМет» и выплав- ленной из отходов меди и никеля с долегированием кремнием и марганцем, приведены в табл. 1. Как видно, химический состав бронзы КН1-3 ЭШВ и в одном, и в другом случаях полностью соответствует ГОСТ 18175—78. Кроме химического состава, ме- талл некоторых отливок анализировали на содер- жание газов – кислорода и водорода (табл. 2). Из представленных в этой таблице данных видно, что содержание газов в металле электрошлаковой вып- лавки остается примерно на одном уровне с метал- лом, производимым предприятием «КольчугЦвет- Рис. 1. Отливки (а, б) и катаные заготовки (в) из бронзы Бр.КН1-3 электрошлаковой выплавки Рис. 2. Макроструктура литого (а) и катаного (б) металла Т а б л и ц а 1 . Химический состав бронзы электрошлаковой выплавки Номер плавки Массовая доля основных компонентов, % Массовая доля примесей, % Ni Si Mn Cu Al Zn Pb Sn Fe Бронза КН1-3 ГОСТ 18175—78 2,4… 3,4 0,6… 1,1 0,1… 0,4 Остальное ≤ 0,02 ≤ 0,1 ≤ 0,15 ≤ 0,1 ≤ 0,1 Бронза ЭШВ из стружки «КольчугЦветМет» 2 2,60 0,75 0,35 Остальное 0,02 0,08 0,08 0,10 0,08 10 3,30 1,10 0,20 »» 0,02 0,10 0,12 0,09 0,10 14 3,25 1,10 0,40 »» 0,02 0,10 0,06 0,08 0,10 22 2,80 1,00 0,37 »» 0,01 0,07 0,10 0,10 0,10 25 2,80 0,90 0,40 »» 0,02 0,10 0,07 0,06 0,10 Бронза ЭШВ из отходов меди, никеля с долегированием кремнием и марганцем 1 3,00 0,80 0,30 Остальное 0,015 0,09 0,07 0,08 0,10 4 2,50 0,80 0,25 »» 0,020 0,10 0.10 0,09 0,10 14 Мет», и не превышает предельно допустимых норм для медных сплавов. Для более полной оценки качества полученного металла его подвергали испытаниям для определе- ния механических свойств и электропроводности. Бронзу испытывали как в литом, так и в деформи- рованном состоянии. Для сравнения использовали бронзу производства Кольчугинского завода. Результаты механических испытаний приведены в табл. 3, из которой следует, что свойства металла, полученного из стружки заводской бронзы и из от- ходов меди и никеля с долегировнием, находятся на одном уровне. Кроме того, механические свойс- тва бронзы после прокатки выше, чем у бронзы в литом состоянии. Как следует из табл. 3, литая бронза ЭШВ по механическим свойствам и элект- ропроводности уступает заводскому металлу. Связа- но это с тем, что металл «КольчугЦветМет» после отливки подвергается деформационному уплотнению путем протяжки в горячем виде через калиброванное (120 90 мм) отверстие. Многие изделия из бронзы КН1-3 в процессе эксплуатации испытывают значительные механи- ческие и тепловые нагрузки. В связи с этим они должны иметь повышенные твердость, прочность и электропроводность. Бронза КН1-3 способна к дис- персионному упрочнению за счет выделения в мат- рице фазы Ni2Si, образующейся в процессе распада при отжиге (старении) пересыщенного твердого раствора, получаемого вследствие предварительной закалки сплава. Поэтому ее свойства во многом за- висят от режимов термической обработки. Нами проведены исследования влияния различных режи- мов термической обработки на изменение свойств бронзы ЭШВ. Для этого от отливок, полученных из разных исходных материалов, вырезали одина- ковые пластины для дальнейшей термической об- работки. Вначале все пластины закаливали, а затем подвергали отжигу (старению), изменяя в одном случае температуру нагрева, во втором – продол- жительность нагрева. Далее из этих пластин изго- товили образцы для механических испытаний, по результатам которых построили соответствующие зависимости, отображающие изменение свойств бронзы ЭШВ в зависимости от режимов термичес- кой обработки (рис. 3—7). Определены оптималь- Т а б л и ц а 2 . Содержание газов в бронзе ЭШВ Номер плавки Массовая доля газов, % [H] [O] Предельно допустимая норма для медных сплавов Не более 0,00054 Не более 0,005 Исходный металл (брон- за «КольчугЦветМет») 0,00025… 0,00028 0,00069… 0,0014 Бронза ЭШВ из стружки «КольчугЦветМет» 2 0,00026 0,00140 10 0,00024 0,00300 14 0,00035 0,00046 22 0,00024 0,00210 15 0,00031 0,00150 Бронза ЭШВ из отходов меди, никеля с долегированием кремнием и марганцем 1 0,00017 0,00062 4 0,00030 0,00150 Т а б л и ц а 3 . Свойства бронзы КН1-3 электрошлаковой выплавки Состояние металла σв, МПа σ0,2, МПа δ, % ψ, % HB αн, Дж/см 2 ρ, Ом⋅мм 2 /см Бронза из стружки «КольчугЦветМет» Литое 372… 380 188… 206 16… 20 35… 40 115… 124 85… 100 0,067 Деформированное 430… 455 268… 302 12… 17 32… 39 137… 148 80… 105 — Бронза ЭШВ из отходов меди, никеля с долегированнием кремнием и марганцем Литое 377… 390 170… 202 17… 20 37… 41 121… 125 70… 94 0,078 Деформированное 442… 454 282… 307 16… 20 36… 40 135… 150 83… 98 — Бронза производства «КольчугЦветМет» »» 490… 535 380… 410 16… 18 26… 30 150… 160 58… 65 0,053 Рис. 3. Зависимость твердости бронзы КН1-3 от температуры (а) и времени отжига (б): 1 – бронза ЭШВ из стружки «Коль- чугЦветМет»; 2 – бронза ЭШВ из отходов меди и никеля с долегированием кремнием и марганцем 15 ные параметры термической обработки, позволяю- щие получать бронзу КН1-3 ЭШВ с набором тре- буемых эксплуатационных свойств. Таким образом, разработанная технология ЭШВ бронзы КН1-3 из некомпактных отходов позволяет получать качественный металл, который после со- ответствующей термической обработки можно ис- пользовать для изготовления многих ответственных деталей, в том числе зажимных токоподводящих элементов в машинах контактной стыковой сварки. 1. Биктагиров Ф. К. Применение электрошлакового процес- са с нерасходуемыми электродами для плавки, рафиниро- вания и обработки металлов. Сообщение 2 // Современ. электрометаллургия. – 2003. – № 1. – С. 5—9. 2. Электрошлаковый переплав стружки бронзы Бр. КН 1-3 / В. А. Шаповалов, Ф. К. Биктагиров, А. В. Гнатушенко, А. П. Игнатов // Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні: Темат. зб. наук. праць. – Краматорськ, 2005. – С. 524—526. Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины Поступила 27.07.2009 Рис. 4. Зависимость прочности бронзы КН1-3 от температуры (а) и времени отжига (б); обозн. 1, 2 см. на рис. 3 Рис. 5. Зависимость относительных удлинения и сужения бронзы КН1-3 от температуры (а) и времени отжига (б); обозн. 1, 2 см. на рис. 3 Рис. 6. Зависимость ударной вязкости aн бронзы КН1-3 от темпе- ратуры (а) и времени отжига (б); обозн. 1, 2 см. на рис. 3 Рис. 7. Зависимость удельного электросопротивления бронзы КН1-3 от температуры (а) и времени отжига (б); обозн. 1, 2 см. на рис. 3 16
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-96032
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 0233-7681
language Russian
last_indexed 2025-12-07T13:22:23Z
publishDate 2009
publisher Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
record_format dspace
spelling Гнатушенко, А.В.
Биктагиров, Ф.К.
Игнатов, А.П.
Грищенко, Т.И.
2016-03-10T13:08:10Z
2016-03-10T13:08:10Z
2009
Качество кремниево-никелевой бронзы КН1-3 электрошлаковой выплавки из некомпактных отходов / А.В. Гнатушенко, Ф.К. Биктагиров, А.П. Игнатов, Т.И. Грищенко // Современная электрометаллургия. — 2009. — № 4 (97). — С. 13-16. — Бібліогр.: 2 назв. — рос.
0233-7681
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96032
669.187.56
Разработана технология электрошлаковой выплавки бронзы КН1-3 из некомпактных отходов. Исследовано качество полученного металла – химический состав, структура, некоторые механические и физические свойства. Определены оптимальные параметры термической обработки, позволяющие получать бронзу с набором требуемых эксплуатационных свойств.
Technology of electroslag melting of bronze KN1-3 of non-compact wastes has been developed. The quality of produced metal was investigated: chemical composition, structure, some mechanical and physical properties. Optimum parameters of heat treatment, allowing producing bronze with required service properties, were defined.
ru
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
Современная электрометаллургия
Электрошлаковая технология
Качество кремниево-никелевой бронзы КН1-3 электрошлаковой выплавки из некомпактных отходов
Quality of silicon-nickel bronze KN1-3 of electroslag melting of non-compact wastes
Article
published earlier
spellingShingle Качество кремниево-никелевой бронзы КН1-3 электрошлаковой выплавки из некомпактных отходов
Гнатушенко, А.В.
Биктагиров, Ф.К.
Игнатов, А.П.
Грищенко, Т.И.
Электрошлаковая технология
title Качество кремниево-никелевой бронзы КН1-3 электрошлаковой выплавки из некомпактных отходов
title_alt Quality of silicon-nickel bronze KN1-3 of electroslag melting of non-compact wastes
title_full Качество кремниево-никелевой бронзы КН1-3 электрошлаковой выплавки из некомпактных отходов
title_fullStr Качество кремниево-никелевой бронзы КН1-3 электрошлаковой выплавки из некомпактных отходов
title_full_unstemmed Качество кремниево-никелевой бронзы КН1-3 электрошлаковой выплавки из некомпактных отходов
title_short Качество кремниево-никелевой бронзы КН1-3 электрошлаковой выплавки из некомпактных отходов
title_sort качество кремниево-никелевой бронзы кн1-3 электрошлаковой выплавки из некомпактных отходов
topic Электрошлаковая технология
topic_facet Электрошлаковая технология
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96032
work_keys_str_mv AT gnatušenkoav kačestvokremnievonikelevoibronzykn13élektrošlakovoivyplavkiiznekompaktnyhothodov
AT biktagirovfk kačestvokremnievonikelevoibronzykn13élektrošlakovoivyplavkiiznekompaktnyhothodov
AT ignatovap kačestvokremnievonikelevoibronzykn13élektrošlakovoivyplavkiiznekompaktnyhothodov
AT griŝenkoti kačestvokremnievonikelevoibronzykn13élektrošlakovoivyplavkiiznekompaktnyhothodov
AT gnatušenkoav qualityofsiliconnickelbronzekn13ofelectroslagmeltingofnoncompactwastes
AT biktagirovfk qualityofsiliconnickelbronzekn13ofelectroslagmeltingofnoncompactwastes
AT ignatovap qualityofsiliconnickelbronzekn13ofelectroslagmeltingofnoncompactwastes
AT griŝenkoti qualityofsiliconnickelbronzekn13ofelectroslagmeltingofnoncompactwastes