Чугун

(51)4 С 22 05 С 37 1 ЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ЗОБРетений и ОтнРы ГОСУД А ПО ДЕЛ АНИЕ ИЗОБРЕТ(71) Белорусский ордена ТрудовогоКрасного Знамени политехнический иститут(56) Авторское свидетельство СССР1 Ф 981432, кл. С 22 С 37/1 О, 1981.Авторское свидетельство СССР1 Ф 1035085, кл. С 2 С 37/10, 1983. относится к металть использовано при изготовлении кокилей и пресс-формлитья под давлением. Цель изобретения - повышение термостойкости, жаростойкости и стабилизация твердости в отливках с толщиной стенки 2060 мм. Указанная цель достигаетсятем, что чугун предложенного состава, содержащий углерод, кремний, марганец, алюминий, титан, хром, никель,медь, барий и железо, дополнительносодержит редкоземельные металлы приследующем соотношении компонентов,мас.7: углерод 2,8-3,5; кремний 1,52,8; марганец 0,4-1,0; алюминий 0,21,2; титан 0,05-0,2; хром 0,1-1,0;никель 0,08-0,3; медь 0,1-0,5; барий0,05-0,12; редкоземельные металлыцериевой группы 0,05-0,12 и железоостальное. 2 табл.Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для изготовления кокилей и пресс-форм литья под давлением.Цель изобретения - повышение тер мостойкости, жаростойкости и стабилизация твердости в отливках с толщиной стенки 20-60 мм.Чугун предлагаемого состава отличается от известного повьппенным содержанием алюминия и бария и вводом в состав РЗМ. Основным легирующим элементом является алюминий. Легируя металлическую основу, он образует прочную оксидную пленку на поверхности сплава, при этом термостойкость и жаростойкость существенно повышаются. Однако алюминий еше более активно взаимодействует с кислородом, находясь в расплаве чугуна. Окисные пленки, которые образуются в процессе ввода алюминия в жидкий металл, выдержки его перед заливкой формы, могут значительно снизить механические и эксплуатационные свойства материала и, в первую очередь, термостойкость. Для сохранения положительного влияния алюминия на структуру и свойства чугуна и одновременно повышения стабильности структуры и сниже Офния склонности к отбелу в технологию получения отливки вводится процесс двойного модифицирования. Модифицирование силикобарием производится одновременно с вводом в ра.сплав алюми ния. Модифицирование необходимо для максимальной степени снижения в жидком чугуне кислорода и удаления в шлак окислов бария и алюминия. Так как в чугуне предлагаемого состава 4 О находится повьппенная концентрация алюминия, то и оптимальная добавка бария должна иметь большую величину. Дпя повьппения комплекса свойств добавлены элементы, повьппающие дис персность первичной структуры. Наибольший эффект в чугуне, содержащем алюминий и барий, достигают вводомРЗМ состава, мас,7.: сумма РЗМ 30(Ое 50; Ы 20", Ы 15; Рг 10; Ы - 5 Одо 7; Б 1 44-50%; С 0,01-0,06; железо- остальное. Ввод в состав чугуна редкоземельных металлов(РЗМ цериевой группы 55 повышает термостойкость за счет измельчения первичной структуры; материала, измельчения включений графита и его равномерного распределения в металлической основе чугуна.П р и м е р.Выплавляют чугун, содержащий основные компоненты на разных уровнях, а также известный сплав со средним соотношением ингредиентов, Испытания образцов на термостойкостьо проводят в режиме; нагрев до 500 С в расплаве свинца в течение 40 с и охлаждение в воде. Термостойкость оценивают по количеству циклов до появления первой трещины.Технология плавки чугуна состоит из расплавления литейного чугуна, расплавов кремния (75 мас.7 Ы), марганца (75 мас,7, 1 п),хрома (45 мас,% Сг), ввода в расплав технического алюминия (99 мас.7. А 1), электролитических никеля (98 мас.% И) меди (99 мас.7. Сч) и модифицирования перед разливкой ферросиликобарием (10 мас.% Ва) и РЗМ цериевой группы.Состав сплавов и их свойства приведены в табл. 1 и 2.Пределы содержания компонентов устанавливают, исходя из получения благоприятного сочетания свойств и структуры сплава.Нижний предел по содержанию углерода 2,8 мас. , кремния 1,8 мас.7., верхний предел по содержанию марганца 1,0 мас.7, хрома 1,0 мас.7 обеспечивает получение структуры с включениями эвтектического цементита не более 2,0 мас. . Верхний предел по содержанию углерода 3,5 мас.%, кремния 2,8 мас,% и алюминия 1,2 мас. , нижний предел по содержанию меди 0,1 мас.% хрома О,1 мас. . вызван необходимостью получения перлитной основы с включениями феррита не более 3 мас 7Минимальное содержание марганца 0,4 мас.7 титана 0,05 мас.%, алюминия 0,2 мас. , никеля 0,08 мас.% обеспечивает повышение свойств материала при минимальной степени легирования материала. Увеличение титана более 0,2 мас.%, никеля 0,3 мас.7., меди 0,5 мас,7 не вызывает существенного улучшения структуры и свойств чугуна и экономически нецелесообразно.Количество бария 0,05-0,12 мас.% и церия 0,05-0,12 мас.% выбирают экспериментально, что обеспечивает получение отливок без отбела. Оптимальный состав сплава содержит,9 4в отливках с толщиной стенки 20 -60 мм, он дополнительно содержит редкоземельные металлы цериевой группыпри следующем соотношении компонентов, мас.7.: 127505 мас,7.: .углерод 3,2; кремний 2,2; марганец 0,7; алюминий 0,5; титан 0,12; хром 0,5; никель О,5; барий 0,08; РЗМ 0,08; медь 0,25; железоьостальное. 5Как следует из данных табл. 1 и 2, дополнительный ввод РЗМ в состав чугуна и изменение в нем соотношения алюминия и бария обеспечивает повышение термостойкости и жаростойкости.10 УглеродКремнийМарганецАлюминийТитанХромНикельМедьБарийРедкоземельныеметаллы цериевой группы 0,05-0,12Железо ОстальноеТаблнца Чугун, содержащий углерод, кремНИй, МарГаНЕц, аЛЮМИНИй, етИтаи, ХРОМ, 15 никель, медь, барий и железо, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения термостойкости, жаростойкости и стабилизации твердости От- бел Относи- тельная количествоцикловдо появлениятрещины Химический состав, нась Уровеньсодеркаиияингредиен- С Сплав г каро"стойкость 90 25 0,01 0,19 0,85 0,05 0,08 О,Э 2 2,2 Известный Сред едлагаей Никний 08 0,2 - 0,1 0,05 0,05 5 0,5 - 0,25 0,12 0,08 60 0,4 О, 0,7 0,5 2,8 1,5 3,2 2,2 3,5 2,8 редннй 0,08,5 0 Ве Ник 1,05 3 ю 0,05 Ое 03 Оэ 03 500 2,8 1,5 0,4 0,1 0,08 0,2 ихнего Вь 0,5 0,2 0,25 0,12 0,25 О,2 1,67 0 1,10 2 1,09 2 О,5 1,0 3 1,3,5 2,8 3,2 2,2 верхнег 50 О,0,5 О,5 0,5 едннй 56508 0,7 0,5 5 О 2 Таблица Твердость в отливках с толщьвой стенки (НВ Уровен Чугу содерха ния ингре 20 т 60 ьое диентов 00 90 180 1 5 190 190 190 180 175 180 95 07 естный га,ЯикннйСредний 203 197 195 20 203 97 197 207 201 197 190 19 20 20 217 194 197 219 219 201 223 217 203 21 0 221 223 229 225 217 215 221 219 211 209 211 217 Верхний 185 198 179 75 190 190 170 76 179 180 173 1 Яик 174 179 Вьавеверхне 7 241 236 2 256 241 245 250 250 241 243 23 33 Среди 03 195 1959797 189 05 20 197 200 195 192 195 97 195 189 189 19 190 195 197 19 195 97 Формула изобретения 2,8-3,5 1,5-2,8 0,4-1,0 0,2-1,2 0,05-0,2 0,1-1,0 0,08-0,3 0,1-0,5 О, 05-0, 12