Чугун

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ВТОРИЧНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССРУ 550454, кл. С 22 С 37/00, 1976.Авторское свидетельство СССРР 985123, кл. С 22 С 37/10, 1983.(57) Изобретение относится к металлургии и может быть использованопри производстве отливок гидроаппаратуры. Цель изобретения - повышение вязкости разрушения и герметич -ности. Новый чугун содержит углеродкремний, марганец, хром, никель, церий один элемент из группы, содержащей барий, кальций, стронций, медмагний, нитриды алюминия и железо.Дополнительный ввод в состав чугунамеди, магния, стронция, азота и алюминия в виде нитридов алюминия обеспечивает повышение вязкости разрушения в 1,2-1,3 раза и герметичностив 1,2-1,4 раза. 2 табл.1357454 Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для отливок гидроаппаратуры,Цель изобретения - повышение вязкости разрушения и герметичности.Выбор граничных пределов содержания компонентов в чугуне обусловленследующим,1 ОДополнительное легирование чугунаникелем микролегирует, уплотняет истабилизирует металлическую основу,снижает пористость и другие литейные пороки отливок, повышает их герметичность и механические свойствачугуна, При концентрации никеля до0,606 мас,7 его микролегирующее влияние на уплотнение матрицы сказывается незначительно и герметичностьотливок недостаточная, а при увеличении концентрации никепя более0,28 мас,7. повышается интервал кристаллизации чугуна, снижается вязкость разрушения и увеличивается 25стоимость литых заготовок.Магний в количестве 0,05-0,12 мас,%модифицирует, удаляет газы, отбеливает и повышает плотность матрицы,ее однородность и стабильность структуры, что способствует повышению герметичности отливок для,деталей гид. роаппаратуры, Уплотнение матрицы приконцентрации магния до 0,05 мас.7недостаточно, а при увеличении содержания магния более 0,12 мас,7. увеличивается угар магния, снижаютсялитейные свойства и вязкость разрушения чугуна в отливках.Введение металла, выбранного иэаогруппы, содержащей стронций, барийи кальций,в количестве 001-0,08 мас,7оказывает,графитизирующее влияние наструктуру литого металла, способствует сфероидизации графита и неметаллических включений, снижает газосо 45держание, модифицирует и измельчаетматрицу, повышает вязкость разрушения и пластические свйоства. Содержание модифицирующих компонентов,вклювключая церий и металл из группы,содержащей стронциИ, барий и кальций, определяют экспериментально,Нижние пределы их концентрации обеспечивают существенное повышение дисперсности и герметичности чугуна,при увеличении концентрации болееверхних пределов снижает вязкостьразрушения и пластические свойства,гНитриды в количестве 0,08-012 мас,7. оказывают модифицирующее влияние, облегчают образование и рост графг:тных включений, упрочняют и измельчают структуру, снижают угар модиФицирующих добавок и повышают плотность отливок и сопротивляемость коррозии, измельчают структуру графитной эвтектики, повышается гидроплотность, что сказывается на увеличении эксплуатационной стойкости, При концентрации нитридов алюминия до 0,03 мас.% их влияние на плотность и эксплуатационную стойкость неэначительное а при концентрации нитридов алюминия более 0,12 мас.% отмечается их коагуляция и укрупнение неметаллических включений,увеличивается количество включений, расположенных по границагл литых эерен,что снижает плотность, герметичность,пластические и другие механические свойства и их стабильность,В чугуне повышена концентрация основных:;омпонентов (углерода 2,7 - 3,6 мас,%; марганца 0,4-1,2; кремния 1,0-2,6), исходя из практики производства высокопрочных чугунов, без дополнительной термообработки. Концентрация хрома ,0.03-0,12 мас.%1 обеспечивает исключение отбела в отливках гидроаппаратуры и повышение герметичности. Верхний предел кснцеятрации хрома (0,12 мас.7.) можно рекомендовать для толстостенных отливок а при более высокой концентрации хро ма (более 0,12 мас,%) снижаются литейные свойства и вязкость разрушения.Медь в количестве 0,05-0,35 глас.% измельчает структуру, микролегирует металлическую основу, способ- ствует повышению плотности атлиьок, упрочнению твердого раствора и повышению вязкости разрушения,. предела усталости и сопротивляемости межкристаллитной ксррозии что обеспечивает повьгненис эксплуатацион:.гистойкости деталей гидроапгаратуры,Нижний предел кснцснтрации меди(0,05 мас,%) принят от содержания,пртл котором начкнает сказываться еевлияние на структуру матрицы, ,плот -ность чугуна в стливках и герметичность. При увеличении концентрациимеди более 0,35 мас.% отмечаетсяувеличение ликвации снижение ударной вязкости и стабюг.:ности гидро 35745420 40 плотности и структуры чугуна з отливках.Фосфор в количестве 0,02-0,09 мас,7. микролегирует матрицу распределяУ5 ясь равномерно по сечению отливок, изменяет природу твердого раствора, снижает пористость отливок, повышает стабильность структуры, повышает жидкотекучесть, увеличивает дисперсность и микротвердость металлической основы, что обеспечивает повышение герметичности. При содержании фосфора до 0,02 мас,7 его влияние на литейныЕ свойства и герметичность сказывается недостаточно, а при концентрации фосфора более 0,09 мас,7, он начинает выделяться в виде сплошной сетки по границам зерен, снижая стабильность металлической основы и механических свойств, появляются в отливках трещины.Сера является вредной примесью в чугуне, снижающей вязкость разрушения и плотность отливок, и она исключена из состава предлагаемого чугуна.Плавки чугунов проводят в коксогазовых вагранках с перегревом металла до 1450-1470 С и доводкой химиче-, ского состава в индукционных миксерах, Для десульфурации чугуна применяют известняк и кальцинирован ную техническую соду. В качестве ле. гирующих и модифицирующих присадок35 используют медь М 1 и М 2, никель Н и Н 2, сплавы МСН и ММ 2 чферромарганец, ферроцерий и ферросилиций, Сфероидизирующее моцифицирование проводят в камерах магнием, а для втори.ного модифицирования используют ферросилиций и силикостронций, азотированный сплав АМСН, силикобарий ил; силикокэльций, вводимые в разливочные ковши, Коэффициенты45 усвоения компонентов в чугуне составляют,7: никель 86-89; магний 43-50; нитрид алюминия 78-86; кальций 70 78; стронций 66-77; барий 67-73.Разливку чугуна в литейные формы для50 получения отливок гицропанелей, корпусов распределителей и технологиче Как видно из табл.2, предлагаемый чугун обеспечивает повышение вязкости разрушения (в 1,2-1,3 раза) и герметичности в отливках (в 1,2-1,4 раза) по сравнению с базовым чугуном и может быть рекомендован для корпусных деталей гидроаппаратуры,работающих в условиях гидравлических давлений,Формула изобретения Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, алюминий, азот, церий, один элемент изгруппы, содержащей барий, кальцийи железо, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения вязкостиразрушения и герметичности, он дополнительно содержит медь, магний,группа дополнительно содержит стронций, а алюминий и азот содержатся ввиде нитридов алюминия при следующем соотношении компонентов,мас.Е:Углерод 2,7-3,6Кремний 1,0-2,6Марганец 0,4-1,2Хром 0,03-0,12Никель 0,06-0,28Церий 0,003-0,05Один элементиз группы, содержащей барий,кальций и стронций О,О 1-О,О 8Медь0,05-0,35МагнийО, 05-0, 12НитридыалюминияЖелезо 0,03-0,12 Остальное ских проб производят при 1400-14 10 С. Разливку чугуна в литейные формы производит крановыми открытыми ковшами в течение 3-15 мин после присадки графитизирующих добавок.В табл.1 приведены химические составы известного и предложенного чугуна; в табл,2 - данные о герметичности, вязкости разрушения и других механических свойствах чугуна.135745/4 Тв 8 лнца Содерввнне компанентон, мвс.2 в чугуне Номпонент наввстном углерод 3,4 27 3,6 27 3,3,6 2,6 2,5 4,0 2,6,008 0,09 0,2 0,04 0,08 0,01 0 0,002 005 0,02 0,0 0,08 0,00 0002 0 С 9 целезо Остальное ное ное ное ное нос ное ное ное ное ное ное 0,03 4 вот Алюминий О,Таблица 2Г т 3ПределОтносипроч-тельное ностиудлине 1кгс/ммнне, 2Характеристики струк"1тчры по ГОСТУГерметичность пригааленииВОДМ НЕ менее, этНлзкостьразрушения,кгс,ммз/2 Относи. тельна Удар"ная Чугун гидроплотВЯкостькгс и//смРазмеры граФитаДиспер сностл ность перлнта Известньсй1 600 280 515 С)д 1,О Грвз 90 10 300 9,3 5,1 Предла гаемьй2 63,8 440 615 Пд 0,5 Граэ 45 Пд 0,3 Граэ 25 Пд 03 Граз 25 Пд 0,5 Граз 45 Пл О,З Граз 25 1 щ О 3 Г 1 аэ 25 Пд 0,5 Грэ 45 Пд 0,3 Гоаэ 25Пд 1,4 Грез 90 Пд 1,4 Грез 90 1 д О,5 сраэ 45 128 16,7 3 360 378 510 660 138 17,8 72,5 8,7 520 720 146 17,5 380 8,3 71,8 7,5 600 430 359 16,4 63,7 5 С 0 645 35 356 16,5 88 65,8 гЗ