Чугун

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 1379335 51) 2 СЗ ОМИТЕТ СССР НИЙ И ОТНРЫТ ГОСУДАРС ТВЕННЬ ПО ДЕЛАМ ИЗОБР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН 1 ель изобретенияопроводности и жи ность элек, ропро повьппениетекучестисвойств.сплава пр дко- ских охранении механи ние электропрово анении высоких и приПовы ст с ак област астности ои электе изобрено для по- механичесСО К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Белорусский политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССР В 1010153, кл, С 22 С 37/10, 1983.Авторское свидетельство СССР Ф 648638, кл. С 22 С 37/1 О, 1977.Авторское свидетельство СССР Ф 1186684, кл. С 22 С 37/10, 1984, (54) ЧУГУН(57) Изобретение относится литейного производства, в к составам чугунов с высо ропроводностью, Предлагаем тение может быть использов лучения отливок с высокими ми характеристиками и хорошеи элек телей механических свойств достигается дополнительным вводом в чугун церия при следующем соотношении компонентов, мас,7: углерод 3,2 - 3,9; кремний 2,3-2,9; марганец 0,005-0,04; медь 1,5-355; магний 0,01-0,03; алюминий 0,05-0,13; церий 0,005-0,025; железо остальное Ввод в состав чугуна церия способствует измельчению графита и дополнительной графитизации сплава. Образуя окислы и нитриды, церий создает дополнительные центры кристаллизации, которые служат подложками для выделения графита, Графи- фтиэация сплава приводит к повьппению его электропроводности, Предлагаемый состав сплава можно использовать для изготовления контактных башмаков токосъемников, 1 табл,ФвавйИзобретение относится к литейномупроизводству, а именно к составам высокоуглеродистых сплавов железа, и может быть использовано при производ 5 стве тонкостенных чугунных отливок сложной конфигурации, облядаюггих высокими прочностными характеристиками и электропроводностью.Цель изобретения - повьшение элек тропроводности и жидкотекучести при сохранении высоких механических свойств,Предлагаемый чугун дополнительно содержит церий при следующем соотно шенин компонентов, мас.7:Углерод 3 2-3,9Кремний 2,3-2,9Марганец 0,005-0,04Медь 1,5-3,55Магний 0,01-0,03Аэюмгн и й 0,05-0,17Церий 0,005-0,05Железо Остальное Примеси: 25Сера До 0,05Пределы содержания компонентов устдновлецы, исходя из бпдгогриятцого сочетания физических, технологических свойств и струг гуры чугуна, 30 Кремний и углерод оказывает няибольыий эффект ня технологическиехарактеристики и электрическую провоцимостг металла. С увеличением содер жания кремния В чугуне увеличивается количество графита и электрическая проводимость падает, Однако, для достижения высокой жидкотекучести необходимо присутствие в сила гэе больших количеств углерода и кремния, Нижние пределы содержания по углероду (3,2%) и кремнию (2,37.) связаны с ухудшением литейных свойств материяга. Верхний д 5 предел по углероду (3,97.) связан с резким ухудшением электропроводности сплава. Добак, кремния свыше 2,97. в модифицированном магнием и церием чугуне приводит к образованию феррита 50 в высококремцистых участках (центральных областях эвтектических колоний и ветвях бывших дендритов) вследствие внутрикристаллической ликвдции кремния. Наследуя высокую концентрацию кремния, феррит имеет повгшэенню хрупкость, что, в свою очередь, приводит к снижению пластических свойстви электропроводности материала. Марганец и сера, присутствуя в тверпом растворе, в котором сера связана с марганцем, не оказывают заметного влияния н 1 .лектропроводцость чугун, хотя марганец и повьшдет механи вские свойства сплава, Нижний предеп сопержания по марганцу (0,005) установлен, исходя из техцологических условий плавки и содержания марганца в шихтовых материапдх, Верхний предел содержания по марганцу (0,04%) определез условия, что марганец является кдрбцдообразующим элементом. При наличии его в сглаве более 0,047. образуотея карбиды марганца11 дличие мепи н чугуне приодит г 11"гировднию посэедцей цементитя, э 1 егировгнный медью цементит, вследствие ослабления связей железа с углеродом, имеет минимяпьпую устойчивоегь, чо понижает механические свойства ( плайя,При содержании меди в чугуне более 1,5%, что является пределом коццецтрации меди н твердом растворе, происходит резкое увеличение электрической проводимости, после чего электропровгдцость продолжает мостоно возрдетят,. 1 яблюпдемое скачкообразное унеэцч цие электропроводно ти связяно с Выделением сверх предела раст.о и 1,1 1 и свободси:зеди, я 11111 кэщг ися1 Я Т Е Р 1 Д 11 О и Б Ъ С О К О Й Ц Р О В О,1 И ЛО С т И Мелкодиспсрсцые включен я меди выделяотся и образуются одновременно по всему обьему эе.ня твердого раствора, приводя 1; увеличению электропроводности вследстви коц 1 ентрации э 1 ектроцог проводиости. Повышение содержания меди г чугуне выше 3,557, не дает эффективного прироста элсктричской проводимости, поэтому экоцолическн нецелесообразноОбработка чугуна магнием повышает объелггую концентрацию токоносителей и увеличивает электропроводость.Магний, при содержании его в чугуне В ко 1 чествах 0,01 - 0,03%, существенно изменяет форму графитовых включений, Форма графита изменяется. от плястинчятой до вермикулярной с включениями компактного и шаровидного графита, что приводит к повышению прочностных свойств и электропровод- ности, Нижний предел содержания магния (0,01%) определен исходя из минимальной добавки магния, необходимой для получения компактного грдфита. При содержании магния свьше0,037. образуется число шаро иднзяформа графита, что повьппает прочностьи электропроводность сплава. Однакодобавки магния свыше 0,037, приводятк появлению структурно-свободных карбидов, имеющих высокое электросопротивление. Поэтому концентрация магнияв чугуне свьппе 0,037 нежелательна,Ввод алюминия в состав сплава заметно увеличивает его электропронодность, Алюминий при добавках в чугунв количествах 0,05-0,1"% являетсясильным ферритизатором. Содержаниеего в указанных пределах также повышает жидкотекучесть за счет раскисления сплава, Концентрация алюмиаяменее 0,057 снижает электропроводность и не обеспечивает получение высоких и стабильных прочностных характеристик. Содержание алюп 1 ния свыше 0,177. приводит к ухуппению технологических свойств - жидкотекучестии заполняемости Форм, вследствие 25возрастания склонности сплава к пленообразованию. Кроме того, образующиеся оксиды и карбиды алминя обладают повышенным электросопротинлением, что снижает электропроводость:сплава.Церий оказывает сильное нлиянисна электрическую проводимость металла и его прочностные характеристики.Установлекие предельной концентрациицерия в чугуне дает возможность су 35дить об оптимальных присадках для получения чугунов с необходимыми механическими, технологическими и эксплуатационными свойствами, При концентрациях церия в расплаве свыше 0,005%осуществлястся переход от сильно разветвленной конструкции эвтектическихколоний с высокой удельной поверхностью к компактной и шаровиднойформе включений графита с относительно малой удельной поверхностью, чтоповышает грочность металла и его электрическую проводимость, Добавки церияменее 0,0057 не дают требуемого эф 50фекта изменения формы графита. Верхний предел содержания по церию(0,0257) приводит к появлению структурно-снободного карбида.Для исследования механических,технологических и физических свойствизвестного и предлагаемого составовчугунов выплавляют сплавы на нижнем,среднем и верхнем уровнях содержания ингредиентов для чугуна предлагаемого состава и на среднем уровнедля известного чугуна. Технологияплавки заключается в расплавлении нысокоуглеродистых металлизованныхс катьппей (Ге,=89,17.), науглераживании расплава и вводе лсгируюшихэлементов и модификаторов, Содержание примесей серы и расплане не превьппзет 0,057,Для исследования своиств заливается в сырую форму клиновидная проба,из цжней части которой вырезаютсяобразцы для испытаний на разрыв и наударнун вязкость. Жидкотек,честь сплаьов оценивается по заполнению трапеодаьой спиральной 1 пробы., Электросапротивление измеряется на образна" подготовленных для испытаний нзрастяжение. Так как электропроводность материала является величиной,обрат.й электросопротивлению, тооценка электрической проводимостипроизводится методом измерения электросопротивления образцов на установке УЗОЗ, работающей по схеме двойного моста,таблице представлены химическийсостав, а также результаты срдвнительньг.; исиьтакий известного и предлагаемог чугунов.Кгк видно из таблицы, предлагаемый чугун обладает, по срзвнени,о с известным, более ньсокой жидкотекучестью и электрической проводимостью, Уровень мехашщеских свойств примернодингковый.Технология приготовления предлагаемого сплава может включать плавку расплава н дуговой и:ти индукционной электропечзх либо дуплекс-процессом дуговая электропечь - индукционный канальный (тигельный) миксер и последуопее модифицирование магнием, глюкиием, медью, церием.Предлагаемый сплав применим для изготовления деталей с высокой электрической проводимостью сложной конфигурации для электротехнической промышленности.Ф о р и у л а изобретенияЧугун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, магний, алюминии и железо, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения электропронодности и жидкотекучести1379335 3,2-3,9 2,3-2,9 Сво в. е коиповвс 5 Нд И 2 г 6,МПв ВакотевЗчесеьпрмт фС,445 690 552 0,58 Э,35 2,6 0,27 0,2 0,055 0,5 0,025 Оетва"ое 32 23 0005 15 001 о,а 38 , 445, 700 630 0,05 О, 005 З)55 2,6 0,022 2,52 0,02 455 706 650 О,677 460 71 420 685 3,9 2,9 0,04 3,55 0,03 О,7 Ниве вш)его 3,1 2,2 0,004 1,3 0,009 0,04 450 710 670 0,433 Э,95 Э,О 0,06 3,8 0,04 0,200,03 Составитель Г,ДудикТехред И,Попович Редактор Н.Яцала Корректор И,Муска Заказ 945/28 ТиРаж 594 Подписное ВНИИИИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва) Ж) Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г,Ужгород, ул.Проектная, 4 при сохранении высоких механических свойств, он дополнительно содержит церий при следующем соотношении ингредиентов, мас,Е:УглеродКремний МарганецМедьМагнийАлюминийЦерийЖелезо 0,015 0,025 0,004 Электро"сощютмзези