Серый чугун

(51) С 22 С 35 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИ рррруди%у13 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ у: ЯЬВЬМВЫЕЫА У СВИДЕТЕЛЬСТВ К АВТОРС оотлито, с цельюости, он допиттрий приомпонентов,УглеродКремнийМарганец 24И,Карпенко,нко и М.И.Д т ЦирконийКальцийНиобийАзот Иттрий Железо(71) Могилевское отдтехнического институ(54)(57) СЕРЫЙ ЧУГУНлерод, кремний, маргконий, кальций, ниоб ление Физико- а АН БССР8)детельство СССР, 37/10, 1973.тельство СССР 37/10, 1980.содержащий уг-. нец, титан, цирй, азот и желеч а ю.щ и й с я тем, повышения термостойолнительно содержит бо следующем соотношении мас. 73,0-3,8 16-2,6 0,5-1,30,03-0,15 0,02-0,12 0,01-0,06 0,01-0,10 0,01-0,050,003-0,020 0,003-0,020 Остальное1164301 3Изобретение относится к металлур" гии, а именно к изысканию серых чугунов, предназначенных для изготовления деталей, работающих при резких колебаниях температуры, в частности кокилей, изложниц, колосниковых решеток, пресс-форм, облицовочных плит, выпускных коллекторов и крышек цилиндров дизелей, тормозных барабанов и т.д. 1 ОИзвестен серый чугун Я следующего химического состава, мас.7.:,Углерод 2,5 - 4,0Кремний 1,5 - 4,0Марганец 0,1-1,2 5Иттрий 0,02 - 0,25Железо ОстальноеЧугун в литом состоянии имеет твердость 143-241 НВ. Ударная вяз- с кость этого чугуна не превышает 20 02 МДж/мф, что снижает стойкость его при работе в условиях теплосмен.Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является серый чугун 2, содержащий, мас.7:Углерод 3,0 - 3,8Кремний 1,6 - 2,6Марганец 0,5 - 1,3Титан 0,1 - 0,2Цирконий 0,1 - 0 2Кальций 0,03 - 0,1Ниобий 0,0 - 0,1Азот 0,0 - 0,05Железо ОстальноеПредел прочности чугуна при растяжении составляет 230-270 МПа.Динамическая прочность чугуна в отливках 0,35-0,57 МДж/мВ отливках из этрго чугуна максимальная длина графитных включений 40 составляет 0,012-0,020 мм, Термическая стойкость чугуна 560-635 циклов.Однако при работе в условиях теплосмен известный серый чугун обладает недостаточной эксплуатационной стойкостью. Изложницы из этого чугуна выдерживают до появления сетки разгара 28-36 эаливок, а пресс-формы при литье медных сплавов - 235 ч.Цель изобретения - повышение термостойкости.Поставленная цель достигается тем, что серый чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, титан, цир.коний, кальций, ниобий, азот и железо, дополнительно содержит бор и иттрий при следующем соотношении компонентов, мас.7.: Углерод 3,0 - 3,8 Кремний 1,6 - 2,6 Марганец 0,5 - 1,3 Титан 0,03 - 0,15 Цирконий 0,02 - 1,12 Кальций 0,01 - 0,06 Ниобий 0,01 - 0,10 Азот. 0,01 - 0,05 Бор 0,003 - О, 02 Иттрий 0,003 - О, 02 Железо Остальное Дополнительное введение 0,003- 0,02 мас,Ж бора и 0,003-0,02 мас.й иттрия оказывает модифицирующеевоз действие и обеспечивает повышениеэксплуатационной стойкости в условиях теплосмен. При этом они преимущественно соединяются в карбонитриды и измельчают структуру отливок, повышая термостойкость.При содержании бора менее0,003 мас.Ж эксплуатационная стойкость в условиях теплосмен изменяется незначительно, а при повышении содержания бора более 0,02 мас.7 снижается ударная вязкость. При концентрации иттрия менее 0,003 мас.Х не достигается измельчение структуры и образование компактного графита, а при концентрации более0,02 мас.Е усиливается отбел и снижается динамическая прочность, что приводит к снижению эксплуатационной стойкости серого чугуна при работе в условиях теплосмен.П р и и е р. Серый чугун выплавляют в открытых индукционных печах с перегревом расплава до 1750- 1800 К с последующим моДифицированием его в раздаточных литейных ковшах. В качестве боросодержащей добавки используют ферробор с 17-203 В, а для введения иттрия - ИтМ(ТУ-4-208- 72). Перед введением иттрия чугун обрабатывают кальцинированной содой. Заливку металла производят в сухие песчаные или жидкостекольные формы открытым способом при 1630-670 К.В табл. 1 приведен химический состав исследованных плавок известного и предложенного чугунов, а в табл.2 - данные о механических свойствах, термической и эксплуатационной стойкости в условиях теплосмен.Испытания серых чугунов на ударную вязкость проведены на образцах типа 12 по ГОСТ 9454-78, В качестве критерия термостойкости использовано число циклов нагрева и охлаждения64301 предложенного чугуна выше, чем у известных. С учетом эксплуатационнойстойкости использование 1 т годныхзаготовок чз предложенного чугунадля получения кокилей, изложниц ипресс-форм обеспечивает экономиюот 17 до 32 руб. Экономический эффект от внедрения предложенного чугуна при объеме внедрения 3 тыс.1 О составляет 51-96 тыс. руб. в год.Максимальный экономический эффектв народном хозяйстве от использова,:ния предложенного чугуна в объеме1 О тыс, тонн составит около 320 тыс.руб. в год.) Предложенный 3,82,9 УглеродКремнийМарганецТитан 3,6 3,0 3,7 1,8 2,7 1,5 1,6 2,6 0,8 1,3 0,450,5 0,6 0,80,18 0,12 0,03 0,09 0,18 0,15 0,02 0,08 0,12 0,01 ЦирконийНиобийКальцийАзот. 0,14 0,02 0,18 0,12 0,10 0,005 0,01 0,07 0,03 0,12 0,03 0,06 Оэ 005 Оэ 080,01 0,08 0,04 0,05 0,007 . 0,06 0,01 0,03 0,003 0,007 0,02 0,001 0,03 Бор Иттрий ,Железо 0,003, 0,01 Остальное Остальное 3 11 в интервале 295-1173 К до появления трещины. фИсследованные чугуны использовали для изготовления деталей, работающих в условиях теплосмен: изложниц, тормозных, барабанов, кокилей и пресс" форм. Эксплуатационную стойкость чугунов определяли по количеству заливок или по времени работы) до появления на рабочей поверхности детали сетки разгара. Производственные испытания показали, что эксплуатационная стойкость при работе в условиях теплосмен у 0,02 0,002 0,031164301 Таблица 2 Показатели Известный Предложенный 1 2 3 Предел прочности прирастяжении,МПа 229 245 345 262 278 31 236 Ударная вязкость, МДж/м 0,21 0,39Ю Термическаястойкость,циклы 651 620 830 680 715 756 157 129 124 148 100 22 134 74 37 47 изложниц 28 кокилей 65 36 374 187 212 262 316 183 Стойкостьпресс-форм,ч 92 235 287 424 239 318 385 Редактор Т.Колб Заказ 4157/25 Тираж 583 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 относительная стойкость против окисле ния при 900 фС, й Эксплуата.ционная стой.кость в условиях теплосмен заливки Свойства серых чугунов в отливках 0,52 0,67 0,73 0,29 0,43 Составитель Н.ШепитькоТехред,Л.Микеш . Корректор .Шекмар