Чугун

(19 (1 А 1) С 22 С 37/1 Й КОМИТЕТИ ОТНРЫТИНМ ГОСУДАРСТВЕННЫПО ИЭОБРЕТЕНИЯМПРИ ПЛАНТ СССР ЗОБРЕТЕНИ ЬСТВУ 2производству. Целью изобретения является повышение технологических и эксплуатационных свойств чугуна. Предложенный чугун содержит, мас.Е; углерод 3,7-4,3; кремний 2,7-3,1; марганец 0,8-1,2; хром 0,06-0,4; никель 0,80-2, 1; титан 0,04-0,6; медь 0,24 - 0,8 Фосфор 0,08-0,15; церий 0,07 - О, 12; кальций 0,021-0,04; алюминий 0,041-0, 12; цирконий 0,022-0,12; цинк 0,021-0,07; барий 0,002-0,005; железо остальное. Кидкотекучесть чугуна по спиральной пробе 88-91 см, а стойкость металлических Форм 4280 - 4820 заливок. 2 табл,4709172/0222.06.8907.06.91. Бюл. Р 21Всесоюзный заочный политехнй институтБ.К.Святкин, М.И.Карпенко,горова и С.М. Бадюкова669.13.018(088.8)Лвторское свидетельств887, кл. С 22 С 37/10,торское свидетельство120, кл . С 22 С 37/04,ЧУГУНИзобретение относи ети, в частности к л У о СССР 1978.СССР 1981. Изобретение отн гии, в частности к водству, конкретно с повышенными техн жебными свойствами Цель изобретени0,24-0,80,07-0,120,021-0,040,041-0,120,022-0,120,021-0,070,002-0,005 едь сится к металлурлитейному произЦерии КальцийАлюмини угунов и слук состав логическ ЦирконЦинкБарий е те- повыш тационных елезо ополнительное в стальноеедение цирконияй стабилиэируюий,едь,ерод, кр емнь, титан, мний, фосфор,и железо прикомпонентов,вязано ей спо укту реши ужеб с.Е:УглеродКремнийМарганецХромФосфорНикель 3,7-4,3 2,7-3,1 0,8-1,2 ,06-0,4 ,08-,0,15 ,80-2,1 ,04-0,6 ры,ойст и к ают грани АВТОРСКОМУ СВИ(57)лурги нологических и эксплсвойств чугуна,Чугун содержит угмарганец, хром, никелцерий, кальций, алюмицирконий, цинк бследующем соот с его высокобностью стповышениемических и слконцентрацииость структслужебные свпри повышен12 мас.Х снитехнологичесаются содержключений по чугуна,технологПри егостабильнкости иточны, аболее О,честь иувеличивческих в ры и своиствностойкости,ных свойств.0,022 мас,Хтрещиностойва недостаонцентрациися жидкотекусвойства,неметаллицам зерени брак по пористости, что снижаетслужебные свойства чугуна в отливкахЦинк в количестве 0,021-0,07 мас,Хвводят как поверхностно-активную мик 5ролегирующую добавку, повьппающую жидкотекучесть, поверхностное натяжениеи технологические свойства, При концентрации цинка до 0,021 мас,Х жидкотекучесть и технологические свойствачугуна недостаточны, а при повьппенииконцентрации цинка более 0,07 мас.Хповышает отбел и ликвационные процессы, снижается однородность структурыи ухудшается стабильность технологических и служебных свойств.Барий вводят в качестве эффективной модифицирующей и раскисляющейдобавки, способствующей повышениюповерхностного натяжения, жидкотекучести, трещиностойкости и ударнойвязкости, что способствует повышениюслужебных свойств. Нижний предел содержания бария обусловлен недостаточной раскисляющей и модифицирующей 25его способностью при содержании до0,002 мас.Х. При увеличении содержания бария более 0,005 мас.Х повышается угар и концентрация неметаллических включений, что снижает однородность структуры, технологические ислужебные свойства чугуна,Содержание фосфора, способствующего повышению жидкотекучести и эксплуатационных свойств, повышено до0,08- 0,15 мас.Х и ограничено концен1трацией 0,15 мас.Х, вьппе которой снижается трещиностойкость, увеличиваются остаточные термические напряжения и снижаются эксплуатационныесвойства. Магний повышает остаточные40термические напряжения и отбел чугуна в отливках, снижает жидкотекучесть и термическую стойкость, поэтому он исключен из состава предлагаемого чугуна.Хром отбеливает, измельчает структуру, повышает механические и технологические свойства, поверхностнуюпрочность, износостойкость и служеб. ные свойства. При концентрации хромадо 0,06 мас.Х его микролегирующийэффект и повышение поверхностнойпрочности, износостойкости и служебных свойств сказывается незначительно, а при концентрации хрома более0,4 мас.Х увеличивается отбел, снимается трещиностойкость, технологические и пластические свойства,увеличиваются остаточные напряженияв отливках.Введение никеля и титана упрочняет матрицу, повышает ее коррозионнуюстойкость, увеличивает термическуюстойкость, стабильность структуры,склонность к бейнитному превращению,что обеспечивает повышение хрупкойпрочности, износостойкости и служебных свойств. Понижение нижнего предела концентрации титана менее0,04 мас.Х и никеля менее 0,80 мас.Хприводит к резкому снижению хрупкойпрочности, коррозионной стойкости ислужебных свойств, а при концентрации титана более 0,6 мас,Х и никеляболее 2,1 мас.Х снижает стабильностьструктуры, повышается содержаниенеметаллических включений по границам зерен, что приводит к снижениютехнологических свойств, ударноусталостной долговечности и изцосостойкости,Медь, алюминий и церий раскисляютчугун и обеспечивают высокие технологические свойства и твердость матрицы, что повышает стабильность и характеристики износостойкости и служебных свойств. При увеличении содержания меди более 0,8 мас.Х и перия более 0,12 мас,Х снижаются трещиностойкость, эксплуатационная итермическая долговечностьСодержание алюминия и меди ограничено соответственно 0,12 и 0,8 мас.Х, так какпри более высоком содержании их снижается однородность структуры, технологические и эксплуатационные свойства. Содержание церия принято в количестве 0,07-0,12 мас,Х, что способствует улучшению формы графита, термической стойкости, снижению термических напряжений и повьппению служебных свойств.Содержание основных компонентов(углерод 3,7-4,3 мас.Х. кремний 2,73,1 мас.Х и марганец 0,8-1,2 мас.Х)в чугунных отливках обеспечивает повьппение стабильности стуктуры исвойств, оптимальную износостойкостьи высокие технологические и эксплуатационные свойства,Кальций модифицирует и раскисляетчугун, повышая технологические свойства, плотность и монолитность матрицы,очищает границы зерен, что обесцечивает существенное повышение стабильности герметичности и служебныхТирпица) 10, т т т 1 т т - гаи 1 оль 11 нр раль- Алин- Оиро Оии 6 рнЯ Фарфор Ра"н я ( Ялоан ррниммо 71 сгп- Хорн Оаальиои 1 (иь рост- ииЯ) г з Оппаль,01 нса О,6 0,8 1,1 ,2 О,г 0,0 0,06 0,00О,5 ,45 0,4 2,10 Э,92З,73,94,З О,оп 0,07 0,05 0,03 0,04 0,24 0,07 0,021 0,15 О,Э 0,09 0,027 0,6 О,О 0,12 0,04 0,12 0,07 0,04 1 0,022 0,021 0,002 0,00 0,09 0,11 0,035 О,ООЭ О,2 0,12 0,12 0,07 0,005 О,5 Та бли ц ЖидкотекуТв Брак ЭксплуаТерми- ческие Терми ческа стойСоста чугун тойкость Трещиностой кость,ость,мет.ллических ационная тойкость по ко честьмм напр ю, 7 жения,МПа кость ыс, Форм,эа чи 71 о поддоноврсмен цилов 18 23 23 23 660 880 910 89 э 7,2 3,5 2,6 3,0,3 ,7 1,8 2,1 516свойств, При концентрации кальциядо 0,021 мас.7. модифицирующий и раскисляющий эффекты, а также герметичность чугуна в отливках ислужебные свойства недостаточны. При концентрации кальция более0,04 мас.7. повышается содержание неметаллических включений и снижаетсястабильность структуры, герметичности, термической стойкости и служебныхсвойств.П р и м е р. Проводят плавки чугуна известного и предлагаемого составов в открытых индукционных печах емкостью 250 кг переплава.В качестве шихтовых материалов приопытных плавках используют литейныйрафинированный чугун, стальную высечку, чугунный лом, возврат собственного производства, гранулированный никель, катодную медь, феррохром, Ферромарганец, алюмино-бариевую лигатуруи другие ферросплавы, Заливку расплава в песчано-глинистые литейные Формыпроводят при 1400-1420 С,В табл, 1 приведены химическиесоставы чугунов опытных плавок, а втабл, 2 - технологические и служебны 7свойства чугунов,Жидкотекучесть определяют по спиральной трапециевидной пробе, трециностойкость - по технологическойзвездообразной 71 робе с определениеммаксимальной длины трещин в отливке.Для определения остаточных нагрягте -ний (термических) используют решетча 54364тые технологические пробы, а эксплуатационнук стойкость - на литых фасонных нагревательных поддонах и металлических формах (кокилях).5Как видно из табл, 2, предлагаемыйчугун обладает более высокими технологическими свойствами, терлазческой и эксплуатационной стойкостью в сравнении с известным,Формула изобретения Чугун, содержащий углерод, крем рний марганец хром никель, титан,р ицерий, кальций, медь, алюминий, Фосфор и железо, о т л и ч а ю щ и й -с я тем, что, с целью повышения технологических и эксплуатационных 20 свойств, он дополнительно содержитцирконий, цинк и барий при следующемсоотношении компонентов, мас.7;Углерод 3, 7-4,3Кремний 2,7-3,1 25 Марганец 0,8-1,2Хром 0,06-0,4Никель 0,8-2,1Титан 0,04-0,6Церий 0,07-7,12 30 Кал ьциг 0,021-0,04Медь 0,24-0,8Алюминий 0,041-0,12Фосфор 0,08-0,15Цирконий 0,022-0,12Цинк 0,021-0,07Барий 0,002-0 005Железо Осталь 11 ое