Чугун

(19) (11) З(51) С 22 С 37/10 ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОБУСНОМУ СНИЦВТВЪСТВУ ЛЪЖ 4ф Я);ду",(21) 3627263/22-02(71) Запорожский ордена Знак Почета машиностроительный институт им. В.Я.Чубаря(56) 1, Авторское свидетельство СССР Р 885323, кл. С 22 С 37/04, 1981,2. Авторское свидетельство СССР Р 724593, кл, С 22 С 37/00, 1980.(54)(57) ЧУГУН,содержащий углерод,кремний, марганец, магний, кальций,редкоземельные элементы, хром, бариЯ и железо, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью полного устранения отбсла, повышения прочности и пластичности, а также получения ферритной структуры, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.Ъ:углерод 3, 3-3,7 Кремний 3,2-5,0 Марганец 0,1-0,5 Магний 0,04-0,08Кальций 0,01-0, 10Редко з емельныеэлементы 0,03-0,06 Хром 0,10-0, 25 Барий О, 13-0, 20Железо Остальное Е10 Изобретение относится к металлургии, в частности к получению специальных чугунов с шаровидным графитомдля изготовления тонкостенных отливок литьем в кокиль без термическойобработки и может быть использованоэ машиностроении.Известен чугун (1следующего химического состава, мас.Ъ:Углерод 2,5-4,0Кремний 3,2-4,5Марганец 0,2-0,5Хром 0,3-0,5Медь 0,2-0,4Магний 0,04-0,08Редкоземельные 15элементы 0,03-0,06Железо ОстальноеОднако данный чугун не обеспечивает получения качественных кокильных отливок без отбела с высокимиФизико-механическими свойствами,При литье в кокиль такого чугунаобразуется перлито-ферритная структура, содержащая до 20 цементитаи граФит шаровидной Формы.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является чугун следующего химического состава, мас,Ъ:углерод 1,7-3,5Кремний О, 5-2,5Марганец 31-42Магний Ою 015 Ос 09Кальций О, 01-0 12Редкоземельныеэлементы 0,001-0,15 3Хром 0,1-3,0Барий 0,0001-0,12Железо ОстальноеПри изготовлении кокильных отливок из такого чугуна имеет место повышенная склонность чугуна к кристаллизации в соответствии с метастабильной диаграммой состояния железоуглеродистых сплавов, При сумме углеродаи кремния менее 6,5 и наличии высоких концентраций марганца в отливках наблюдается сквозной отбел. Отливки из чугуна с шаровидным графитом, которые в литом состоянии имеютцементит, необходимо подвергать дополнительно высокотемпературному граФтизирующему отжигу для улучшенияпрочностных, пластических свойств иобрабатываемости,Недостатками известного чугуна являются высокая степень отбеливаемости и плохая обрабатываемость резанием, а также высокое содержание дефицитного марганца,Цель изобретения - полное устранение отбела, повышение прочности и 60пластичности, а также получение ферритной структуры.Поставленная цель достигается тем,что чугун содержит углерод, кремний,марганец, магний, кальций, редкозе мельные элементы, хром, барий и железо в следующем соотношении, мас.Ъ:Углерод 3,3-3,7Кремний 3, 2-5,0Марганец 0,1-0,5Магний 0,04-0,08Кальций 0,01-0,10Редкоземельныеэлементы 0,03-0,06Хром 0,10-025Барий О, 13-0,20Железо ОстальноеСодержание углерода повышено сцелью предупреждения образования отбела, повышения механических свойстви улучшения литейных свойств.Наиболее эффективным методом увеличения графтизируемости чугунов является повышение содержания в нихкремния. Кремний, снижая растворимость углерода в чугуне, способствует размелъчению графитовых включений,а также повышает стабильность структуры переводя ее из многофазной в однофазную Ферритную структуру. Кромеэтого, кремний упрочняет Феррит.Таким образом, повышенное содержание суммы углерода и кремний,(выше6,5) обеспечивает получение плотных качественных кокильных отливок,Марганец, являясь карбидообразующим элементом, оказывает большое влияние на структуру и свойства чугунас шаровидным графитом, С целью сохранения высокой пластичности Ферритныхчугунов с шаровидным графитом содержание марганца не должно превышать0,6. В противном случае в структуреобразуются карбиды и перлит. На термодинамическую активность бария сильновлияет марганец, До 0,5 Ъ марганца вчугуне барий способствует ферритизации матрицы, а при 0,6 Ъ и болеестабилизирует перлит.Магний содержится в пределах, необходимых для обессеривания и глобуляризации графита.Кальций содержится в пределах,необходимых для десульфурации и раскисления чугуна.Обработка чугуна редкоземельнымиметаллами (РЗМ) устраняет грубонластинчатую Форму графита, обеспечивает получение правильной шаровиднойФормы графита и позволяет подавитьвредное врияние элементов-деглобуляризаторов, а также существенно повысить прочностные и пластические свойства чугуна в литом состоянии.Хром в количестве О, 1-0,3 наиболееблагоприятно улучшает структуру чугуна и исключает появление отбела втонкостенных отливках. При содержании хрома более 0,3 возможно образование карбидов,Введение в чугун бария позволяетполностью устранить образование вмикроструктуре структурно-свободного1108125 Химический состав, вес.Ъ Чугун РЗМ Сг Мд Са Мп Предлагаемый О 01 О 03 0,10 0,06 Оу 045 0,)7 10 0,04 35 0,05 0,25,10 О,0,080,048 57 0,052 3,0 31,0 3,1 тотип одолжение таблиц Механические Глубина отце бела,мм труктура гун войства в д,МПа Предлагемый 12,0 100 100 8,2 0,20 5 29,061 60 рототи и е . Содержание железа во всех примерах до 100 е ч Тираж 603 акаэ 5841/19 дписно ал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул.Проектная, 4 цементита и получить однородную ферритную металлическую матрицу с высокой степенью днсперсности, что способствует повышению прочности и пластичностиБарий в составе чугуна с 0,13 ин тенсивно повышает графитиэирующее воздействие на первичную кристаллизацию графита, и до содержания бария 0,2 чугун не проявляет склонности к отбелу, 10П р и м е р . Выплавку чугуна производят в индукционных печах с основной или кислой футеровкой емкостью 60-120 кг. Для выплавки чугуна используют литейные и предельные чугуны, 5 стальной лом, ферросплавы и лигатуры, содержащие кремний, магний, кальций, РЭМ, барий. Расплавленным чугуном с температурой 1400-1450 С заливают в кокиль клиновые технологические пробы согласно ГОСТ 7293-79. Из проб изготавливают шлифы для металлографнческого анализа чугуна согласно ГОСТ 3443-77.Химический состав, результаты металлографнческнх исследований и глубина отбела, прочность и пластичность предлагаемого чугуна и прототипа приведены в таблице.Как видно иэ таблицы, предлагаемый чугун имеет полностью ферритную металлическую основу без отбела, Термическая обработка не требуется.Использование предлагаемого изобретения позволит значительно увеличить срок службы кокильных отливок из ферритного чугуна с шаровидным графитом, повысить производительность труда и улучшить санитарно-гигиенические условия труда в литейном цехе.Ожидаеьий экономический эффект от использования предлагаемого чугуна составит более 200 тыс. руб.