Высокопрочный чугун

(51)5 С 22 С 37/ ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР)" БОЮВМ"."гт- 7 ИМНВК ПИ НИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТО РС ВИДЕТЕЛ В шев, В.В,Сини Никольских ,Н.Андрианов ЧССР, А,И.Баты шев, Ю.К ,Арсагов и С идетельств 22 С 37/10,Изобретение относится к металлургии черных металлов и литейному производству, конкретно к разработке состава легированного кремнием высокопрочного чугуна с шаровидной и вермикулярной формами графита преимущественно для литых заготовок деталей гидроаппаратуры.Известен высокопрочный чугун, содержащий, мас. о; С 2,8 - 4,2; Я 2,0 - 3,8; Мп 0,1 - 1,0; Я 0,001 - 0,1; Р 0,001 - 0,3; ЯЬ 0,07 - 1,0; Ге остальное. Литые заготовки из высокопрочного чугуна имеют преимущественно ферритную металлическую основу и следующие механические свойства; о=230 - 400 МПа, д =10 - 15 ь, НВ 140 - 170. При механической обработке корпусных деталей гидроаппарауры вследствие низкои твердости и высокой пластичности такого чугуна на доводочной операции (хонинговании) происходит искажение золотниковых отверстий, что ведет к нестабильности их размеров,Изготовление этих деталей из высоко- прочного чугуна с перлитной метэлической(57) Изобретение относится к металлургии, а именно к производству литейного чугуна преимущественно для деталей гидроаппаратуры. Чугун содержит, мас.ф: 3,0-3,6 С;4 - 5 Я; 0,4 - 0,7 Мп; 0,015 - 0,02 Я; 0,08 - 0,1 Р;0,15-0,25 РЗМ; 0,06 - 0,08 ЯЬ и остальное Ре. Чугун обладает повышенной твердостью и стабильной ферритной матрицей в литом состоянии. Корпусные детали гидроэппаратуры, отлитые из предлагаемого чугуна имели "- в 2 раза пониженные значения отклонения от цилиндричности золотниковых отверстий, 2 табл. основой, получаемой в результате термической обработки отливок(закалки с отпуском или нормализации), и механическими свойствами 08=.420 - 550 МПа, д=0,5 - 2,0 О, НВ 240-285 позволяет устранить искажение золотниковых отверстий при обработке, но при эксплуатации или хранении гидроаппаратуры в течение 0,5 - 1 г. геометрия их нарушается из-за коробления в связи с фазовыми превращениями (распада перлита на феррит и углерод) в металлической матрице высокопрочного чугуна,Цель изобретения - повышение твердости, стабилизация ферритной структуры матрицы чугуна в литом состоянии и геометрических размером литых деталей (преимущественно геометрических размеров золотниковых отверстий в корпусных деталях гидроаппарэтуры при доводочных операциях механической обработки, а также сохранение их первоначальных размеров с течением времени при эксплуатации безснижения прочностных свойств материала),Выбор граничных пределов компонентов в высокопрочном чугуне для литых деталей гидроаппаратуры обусловлен следующим, Легирование кремнием (4 - 5%) при углеродном эквиваленте 5 - 6,5% обеспечивает получение литых заготовок из ферритного высокоп рочного чугуна со следующими механическими свойствами; Ов 350 МПа, д =0,5. - 2,5%, Н В 230 - 260, а при механической обработке - отклонения от цилиндричности золотниковых отверстий в корпусных деталях гидроаппаратуры в пределах 1,3-2 мкм. При содержании кремния менее 4 существенно снижается твердость чугуна и увеличиваются отклонения от цилиндричности золотниковых отверстий в корпусных деталях, а при содержании кремния свыше 5% повышается твердость чугуна и затрудняется обработка золотниковых отверстий в указанных деталях.Граничные параметры содержания углерода (3,0 - 3,6%), марганца (0,4 - 0,7%, фосфора (0,08-0,10%) и серы (0,015 - 0,020%) определяются исходя из практики производства высокопрочного чугуна с углеродным эквивалентом, указанным выше,Введение РЗМ (0,15-0,25%) обеспечивает, получение включений графита шаровидной и вермикулярной формы, При содержании РЗМ менее 0,15% в структуре преобладают включения пластинчатого графита, а при содержании свыше 0,25% увеличивается склонность чугуна к отбелу в отливках,Введение сурьмы в количестве 0,06 - 0,08% обусловлено необходимостью получения равномерной структуры по сечению отливок.Плавку чугуна осуществляют в индукционной печи с использованием в качестве шихты предельного чугуна марок ПЛ 1 и ПЛ 2 (90%), стального лома (10%) и ферросилиция ФС 45. Расплав чугуна при температуре 1430 - 1450 С обрабатывают в ковше лигатурой ФСЗОРЗМЗОБ и сурьмой (лигатуру и сурьму вводят под струю расплава при его сливе из печи в ковш), вторичное модифицирование чугуна производят при температуре 1280-1320 С ферросилицием ФС 75, Формула изобретения Высокопрочный чугун, преимущественно для деталей гидроаппаратуры, содержащий углерод, кремний, марганец, серу, 35 фосфор, сурьму и железо, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения твердости, стабилизации ферритной матрицы чугуна в литом состоянии и геометрических размеров литых деталей, он дополнительно содер жит редкоземельные металлы приследующем содержании компонентов, мас %Углерод 3,0-3,6Кремний 4,0-5,0 45 Марганец 0,4-0,7Сера 0,015 - 0,020 Фосфор 0,08 - 0,10 Редкоземельныеметаллы /РЗМ/50 СурьмаЖелезо 0,15 - 0,250,06 - 0,08Остальное засыпая его на зеркало расплава в металло- приемник установки непрерывного литья или в разогретый ковш для заливки песчаных форм при заполнении их чугуном из 5 ковша с РЗМ.В песчаных формах получали отливкикорпусов насосов-дозаторов и гидрораспределителей массой 10 кг, на установке непрерывного литья мод, Аизготовляли 10 непрерывнолитые заготовки диаметром 104и 112 мм из высокопрочного чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом и металлической матрицей из легированного кремнием феррита, отливки не имели повер хностного отбела.Данные о химическом составе опытныхплавок чугуна сведены в табл,1, Механические свойства, результаты микроструктур- ного анализа и данные по оценке 20 отклонений от цилиндричности золотниковых отверстий в корпусных деталях гидро- аппаратуры приведены в табл,2.Повышенное содержание кремния в высокопрочном чугуне позволило за счет уве личения твердости феррита при сохраненииего прочностных характеристик уменьшить отклонения от цилиндричности золотниковых отверстий начальных в 1,5 - 2 раза, по истечении 1/2 г, в 1,2 - 2,4 раза,30Отклонения от цилиндрнчности золотниковогоотверстия, мкм форма углерода Структураматрицы 6, НПа НВ начальное ло истечении 1/2 г Известный 350 1 60 ВГФ 2+ШГФ 4,8 ГФЗ,ВГ 70,ШГд 45, Игр ПО (Ф 1 00)- П 20(Ф 80) 2,5-4,0 3-6 Предложенный1 355 170 ВГФ 2+ШГФ 4,0 ГФЗ,ВГ 70 ШГд 45,ШГр 1 2,0-3,0 2, 5-5 367 365 362 235 1,4-2,0 1,5-1,8 1,Е-г,г 18-20 240 260 1,5-1,9 1,7-2,5 365 270 245 16-2,1 8231,5-2,2 358 1,3-1,9 2,5-3,4 217 301 3-5 360 Не обрабатываются 20 25 Соста вител ь А. БолотовТехред М.Моргентал Корректор Т.Ващкович Редактор Заказ 232 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Вгфг+ШГФ 5 ОГФЗВГ 70 ШГд 45 Шгр ВГФ 2+ШГФ 5,ВГФ 1,0 Г 70,ШГд 45,ШГр Вгфг+шгфб,ВГФЗВГ 70 шгд 45 шгр ВГФ 2+ШГФ 5 ВГФЗ,ВГ 70,ШГд 45,ШГр 1 ВГФ 2+ШГФ 5,0 ГФЗ,01 70,ШГд 45,ШГр 1 ВГФ 2+ШГФ 4,ВГФЗВГ 90,ГШд 45,ШГр 1 ВГФ 2+ШГФ 5,ВГФЗ,ВГВО,ШГд 45,ЫГр 1 ПО (Ф 00)-П 8(Ф 32)ПО(Ф 00)ПО (Ф 00)ПО (Ф 00)ПО(Ф 100)ПО(Ф 100)П 10(ФЭО)ПО(Ф 100)Отбел на ловерхности заготовки глубиной до 1 О мм