Чугун для изложниц

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 7 А 22 С 37/10 ЕТЕНИ А нени в ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПОИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 1(71) Научно-производственное обьедипо технологии машиностроения: (56) Авторское свидетельство СССРМ 1154360, кл. С 22 С 37/10, 1984,Авторское свидетельство СССРМ 1458416, кл, С 22 С 37/10, 1989,Изобретение относится к области металлургии, в частности, к разработке составов чугуна для отливок, работающих в условиях термоциклических нагрузок, например: изложниц центробежных машин.Известен чугун, содержащий (мас.%): углерод 3,1-3,7 кремний 2,1-3,2 марганец 0,2-0,6 хроМ 0,05-0,2 никель 0,05-0,4 медь 0,05-0,5 магний 0,04-0,75 кальций 0,001-0,01 барий 0,01-0,1 реэкоземельныеметаллы 0,01-0,02железо остальноеДанное сочетание элементов химического состава известного чугуна не обеспечивает получение его необходимой термостойкости в отливках, эксплуатируемых в условиях термосмен (например, в изложницах центробежных машин) вследствие нестабильности его структуры при высоких температурах.(54) ЧУГУН ДЛЯ ИЗЛОЖНИЦ(57) Сущность изобретения: чугун содержит, мас,%: углерод 3,5 - 4;О, кремний 2,0 - 2,8, марганец 0,01-0,4, магний 0,03-0,08, медь 0,2 - 0,4, кальций 0,03-0,06, никель 0,2-0,4, РЗМ 0,03-0,08. цирконий 0,03 - 0,06, барий 0,03 - 0,06, алюминий 0,03 - 0,06, титан 0,03 - 0,06, железо - остальное, при чем отношение содержания титана к магнию и алюминия к РЗМ составляет 1;1-1,5. 1 табл,близким к заявляемому по кой качественному составу яводержащий (мас,%):3,2-3,6 1,8 - 2,5 0,1-0,4 0,01 - 0,0150,5-0,8 0,06-0,10 0,6-0,8 0,03 - 0,06 0,02 - 0,100,02 - 0,.1 0 остальное ом этого чугуна является низкость и высокая склонность к тливок, полученных из этого ижает их эксплуатационную ловиях теплосмен.обретения является повышеционной стойкости изложниц ния термостойкости и снижеи к короблению.цель достигается тем, что чуий углерод, кремний, марга, медь, кальций, никель,Наиболееличественномуляется чугун, суглеродкремнийМарганецмагниймедькальцийникельРЗМцирконийбарийжелезоНедостатккая термостойкороблению очугуна, что снстойкость в усЦелью изние эксплуатаза счет увеличения склонностУказаннаягун, содержащнец, магнийредкоземельные элементы (РЗМ), цирконий, барий и железо, дополнительно содержит алюминий и титан при следующем соотношении компонентов (мас.%);углерод 3,5-4,0 5 кремний 2,0-2,8марганец 0,01-0,4магний 0,3-0,08медь 0,2-0,4кальций 0,3-0,06никель 0,2-0,4РЗМ 0,03 - 0,08 цирконийбарий 0,03-0,06 алюминий 0,03 - 0,06 15 титан 0,03 - 0,06 железо остальное Авторам неизвестны технические решения, содержащие заявляемую совокупность отличительных признаков, следовательно, 20 заявляемое изобретение соответствует критерию "существенные отличия".Дополнительный ввод в состав чугуна алюминия и титана при их соотношении соответственно к РЗМ и магнию 1:1-5 обеспе чивает повышение термостойкости и снижение склонности к короблению заготовок металлоформ из этого чугуна за счет уменьшения модуля упругости материала иуровня литейных напряжений в нем, Опти мальное содержание этих компонентов с точки зрения достижения этих целей составляет 0,03-0,06%. При их содержании в чугуне менее 0,03% указанное их влияние . непроявляется, а при содержании свыше 35 0,060 ухудшается структура чугуна за счет появления в ней крупных включений пластинчатого графита и копоний мелкодисперсного междендритного графита, что отрицательно влияет на механические свой ства и термостойкость чугуна. 10 Совместный ввод в состав чугука такихсильных сфероидизаторов графита, как магний и реэкоземельные элементы (РЗЭ) в ко личестве по 0,03 - 0,080 помимо их благоприятного влияния на формирование компактных включений графита в структуре, оказывает микролегирующее действие на . матрицу чугуна, увеличивая дисперсность 50перлита и термостойкость чугуна, При ихсодержании менее 0,03 в структуре чугуна формируются грубые включения пластинчатого графита, что снижает механические свойства и термостойкость чугуна, а при их 55 содержании более 0,080 в структуре чугуна появляются карбиды, снижающие механические свойства и ухудшающие термостойкость и склонность к коробпению чугуна. Оптимальное соотношение содержанийтитана и магния в чугуне составляет 1:1-1.5.Указанкое соотношение обеспечивает достижение цели изобретения за счет совместного адсорбционного действия этихэлементов, обеспечивающих получениемелкодисперсных компактных включенийграфита. При этом соотношении, меньшем1;1, проявляется сильное десфероидизирующее графит действие титана, свойства чугуна ухудшаются. При этом соотношении,большем 1;1,5, не достигается необходимого измельчения включений графита,Соотношение содЕржаний алюминия иРЗЭ в чугуне 1:1,-1,5 обеспечивает необходимую компенсацию редкоземельнымиэлементами отрицательного влияния алюминия на форму графита и свойства чугуна,При этом соотношении менее 1:1 указанногодействия РЗЭ недостаточно и цель изобретения не достигается, при этом соотношении, большем 1:1,5, проявляютсясобственные, ухудшающие форму графита,влияние РЗЭ, что отрицательно сказывается на свойствах и термостойкости чугуна,Уменьшение количества никеля и медив заявленном составе чугуна обеспечиваетснижение микротвердости перлита, модуляупругости и уровня напряжений в чугуне,что способствует снижению склонности ккороблению отливок. При превышении содержания этих элементов в чугуне 0,0470,уровень напряжений в отливках возрастает,ухудшаются свойства чугуна, а при их содержании в чугуне менее 0,20 не обеспечивается необходимый уровень прочностиматериала, что ухудшает термостойкость чугуна в условиях теплосмен.Ввод в состав чугуна кальция, цирконияи бария в количестве 0,03-0,0670 обеспечивает достижение поставленкой цели изобретения за счет их интенсивного рафинирующего и десульфурирующего действия, благотворного влияния на формирование оптимальной структуры чугуна. При ихсодержакии менее 0,030 указанное их действие не проявляется, а при их содержанииболее 0,06% ухудшаются условия получениячугуна и его технологические свойства засчет интенсивного шлакующего действияэтих компонентов,Базовыми элементами состава заявленного чугуна являются углерод (3,5-4,0%),кремний (2,0-2,8%) и марганец (0,01-0,4%),обеспечивающие в заявленном соотношении получение необходимой марки чугунабез отбела.Сравнительные испытания свойств чугунов проводили для оценки термостойкости чугуна и его склонности к короблению,1765237 Формула изобретенияЧугун для изложниц, содержащий углерод, кремний, марганец, магний, медь, кальций, никель, резкоземельные металлы.5 цирконий, барий и железо, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с Мелью повышения термостойкости, эксплуатационной стойкости и снийения склонности к короблению, ондополнительно содержит алюминий и титан 10 при следующем соотношении компонентов,ас о 2углерод 3,5-4,0кремний 2,0-2,8марганец 0,01-0,4 15 магний 0,03-0,08медь 0,2-0,4кальций 0,03 - 0,06никель 0,2-0,4редкоземельные20 металлыцирконийбарийалюминийтитан25 железо 0,03 - 0,08 0,03 - 0,06 0,03-0,06 0,03 - 0,06 0,03 - 0,04 остальное,Эксллуатационнне свойства чугуна Хииический состав чугуна (иас,Ь) 01 тл/л иагиий иель каль- никель РО креиниО иарганец угле.рол цирке"нЮ апзииний Терно иост (цик ой1 Склонностьк коробленио (величина зазора),е) 0,03 0,05 0,06 0,02 0,08 0,03 0,05 0,06 0,02 0,07 1500 1750 1810 891 910 1200 0,03 0,2 0,03 0,05 0,3 0,075 0,06 0,4 О,ОВ 0,02 О, 0,02 0,07 0,5 0,09 0,05 07 0,04 3,5 г,о 2 37 2,4 3 4,0 2,83,3 1,8 5 4,2 3,0 6 3,4 2,2 0,030,0750,080,020,090,01 О,О0,20,40,005 0,03 .0,05 0,06 0,02 0,08 0,08 ост.ост,ост.ост,ост.ест. 0,2 О.З о,4 0,1 0,5 0,6 0,05 0,06 0,8 Зь( 1,5,0еее е еееа е еег е ее еаеее баеве ееаее Составитель Г. МирзоянТехред М.Моргентал Корректор Н. Слободяни дакто Подписное етениям и открытиям при Гшская наб 4/5 Заказ 3356 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по иэо 113035, Москва, Ж, РаСССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 Чугун плавили в индукционной тигельной печи емкостью 150 кг. В качестве шихты использовали литейный чугун и стальные отходы. Легирующие добавки (медь, никель, силикоцирконий, силикокальций, силикомишметалл, ферротитан, никель-магний и алюминий) вводили в ковш при выпуске в него чугуна с учетом степени усвоения этих компонентов, Температура разливаемого чугуна составляла 1450 С.Термостойкость чугуна (43 (число циклов до разрушения) определяли на установке ИМАШ/75 путем термоциклирования по режиму 500-700 С при постоянной нагрузке 15 МПа.Склонность чугуна к короблению оценивали по рамочной пробе 300 х 300 х 10/.10 мм, отлитой в йидкостекольной форме, замером зазоров между этой пробой и металлической пластиной, на которой она располойена,Как следует из результатов испытаний, приведенных в таблице, чугун предложенного состава имеет более высокую термостойкость и низкую склонность к короблению, что обеспечивает более высокую эксплуатационную стойкость отливок в условиях теплосмен,Изобретение готово к внедрению. причем соотношение содержания титана кмагнию и алюминия к РЗМ составляет1,0: 1,0 - 1,5.