Чугун для отливок

СОЮЗ СОВЕТСНИСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН С 22 С 37/00 Н Д ВТОРСНОМ ИДЕТЕЛЬСТ ески айловски о СССР1984.(5 (5 литейно к сосавов же а ОСУДАРСТБЕННЫИ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИИ ОПИСАНИЕ ИЗОБ) ЧУГУН ДЛЯ ОТЛИВОК) Изобретение относитсяпроизводству, в частностиам высокоуглеродистых спл Я 0139753Ли 4 леза для производскорпусных отливокявляется повышениеотливок при сохранности. Предложенньмас.7: углерод 2,82,0; марганец 0,000,05-0,2; олово 0О,-0,3; церий О,О0,05-0,1; нитрит Отальное. Предложенбыль использован длдеталей, работающилением и содержаличих сред конструкцжидкости. 2 табл. тва ответственных Целью изобретения гидропрочности ещи их герметич- Ф чугун содержит, -3,61 кремний 1,6- 5-0,04; сурьма 01-0,1; кобальт 05-0,035; титан ,05-0,1, железо осный чугун можетя производства х под высоким давх в качестве рабоионные масла и40 Изобретение относится к ли йному производству, а именно к составам высокоуглеродистых сплавов железа, и может быть использовано при проиэ 5 водстве ответственных корпусных отливок, работающих под высоким давлением и содержащих в качестве рабочих сред конструкционные масла и жидкости,Цель изобретения - повьппение гидропрочности при сохранении герметичности отливок.Чугун, предлягаемос о состава содержит) мас,Х:Углерод 2, 8-3,6 .15Кремний 1,6-2,0Марганец 0,005-0,04Сур ьма 0,05-0,2Олово 0,01-0,10Кобальт 0,1-0,30 20Церий 0,005-0)035Титан 0,05-0,10Иттрий 0,05-0,10Железо ОстальноеДпя обеспечения высокой надежности 25 работы корпусных отливок, предуаматривакюих возможность их замены в случае потери герметичности, необходимо, чтобы давление разрыва, определяемое гидропрочностью сплава, было во всех 30 случаях выше давления появления течи, принимаемого как критерий герме"тичностиУровень герметичности и гидропрочности сплава определяется количестром и формой граФита в чугуне и струк 1 гурой металлической матрицы. Нижний предел содержания по углероду (2,8 Х по массе)обеспечивает минимальное Количество свободного углерода в структуре, при котором кристаллизация сплава идет по метастабильной диаграмме. При содержании углерода 2,8- .3,6 мас.7. обеспечивается перлитизация металлической основы чугуна. 45 Повьппение содержания углерода свыше 3,6 мас.Х приводит к Фщотации графитных включений) потери прочностных характеристик и герметичности чугуна. 50Нижний предел содержания по кремнию 1,6 мас.Х определен исходя из обеспечения отсутствия цементита в структуре, По мере повьппения содержания кремния с 1,6 до 2,0 мас.7 увеличивается количество звтектического графита, выделяющегося при кристаллизации. Рост чугуна в результате выделения графита в процессе кристаллизации компенсирует усадку металла, что приводит к увеличению герметичности отливок. Поаьппение содержания кремния сверх 2,ОХ по массе не оказывает существенного влияния на предотвращение образования усадочных дефектов, однако увеличивает количество Феррита в структуре (более 5 Х) и снижает гидропрочность.Марганец при его содержаниях вьппе 0,0057. по массе увеличивает устойчивость аустенита, способствует измельчению перлитной структуры матрицы, в результате чего возрастает гидропрочность чугуна.Нижний предел содержания марганца (0,005 Х) определен исходя из технологических условий плавки чугуна, При добавлении марганца более 0,04 Х он значительно тормозит графитизацию, повьппая склонность чугуна к отбелу. Усадка чугуна на первой стадии структурообразования с увеличением содержания марганца увеличивается, что приводит к снижению герметичности.Кобальт понижает растворимость и повышает активность углерода в жидком чугуне. Расширяя. у-область) кобальт способствует образованию дисперсной Ферритоцементитной смеси, в результате чего увеличивается гидропрочность и его вязкость. Добавки кобальта выше 0,307 не приводят к существенному повьппению гидропрочности, поэтому экономически нецелесообразны, Нижний предел содержания по кобальту (0,17. по массе) выбран исходя из легирующих свойств кобальта. Церий при введении его в сплав в количествах 0,005-0,035 мас.7. обеспечивает выделение при кристаллизации графита верьщкулярной Формы) что существенно повьппает герметичность чугуна. Нижний предел содержания по церию (0,005 мас.Х) соответствует на" чалу образования вермикулярного графита. При содержании церия свыше 0,035 мас.Х повьппается склонность сплава к переохлаждению при кристаллизации иэ жидкого состояния, что приводит к повышению числа свободных карбидов в структуре, которые сохраняются даже при интенсивном вторичном модифицировании. В то же время при избытке церия ( ) 0,035 Х) возрастает тенденция к фпотации графита в массивных частях отливок, что такжеснижает герметичность и гидропроч,ность чугуна,Сурьма в сером чугуне перлитизирует структуру. При этом сурьма вколичествах 0,05-0,2 мас.Х не отбели 5вает чугун при первичной кристаллизации. Ниже содержания 0,05 мас. . сурьма не оказывает перлитизирующего действия на металлическую основу чугуна.Верхний предел содержания сурьм(0,2 мас.%) ограничен интенсивным выделением токсичных окислов и гидридон сурьмы, что требует усиления вентиляции при плавке сплава. 5Олово при добавках 0,01-0,17 измельчает и более равномерно распределяет графит и матрице, а также способ. -ствует образованию перлита без появления первичных карбидов, увеличивает дисперсность перлита и стабилизирует последний путем влияния на ростзародьппей и рост цементита, что положительно сказывается на герметичности и Гидропрочности Отлиноке СОдержание олова менее 0,0 мас. . Неоказывает существенного влияния напроцесс первичной кристаллизации, адобавки более 0,17 по массе экономически нецелесообразны, так как ЗОвозрастает стоимость легирования.Кроме того, при содержании олова1свьппе 0,1% по массе из Ы -твердого раствора при кристаллизации выделяются интерметаллические соединения,35снижающие гидропрочность чугуна.Добавление титана в количестве от0,05 до 0,15 мас,% н сером чугунеспособствует Формированию в структу-.ре переохлажденного графита. В корпусных разностенных отливках, имеющихтенденцию к переохлаждению в тонкихсечениях, добавка титана 0,050,15 мас,% способствует гомогениэациистРуктуры, а следовательно, и повьппению гидропрочности, Увеличение содержания титана выше 0,157, приводит кобразованию Тт.С и Т 1 СИ, резко ухудшающих прочность чугуна.Положительное влияние иттрия набОповышение герметичности и гидропрочности чугуна связанб с очищениемграниц зерен от эвтектических примесей - продуктов взаимодействия элементов, входящих в состав чугуна с65О, В и 3. Добавка цттрия в чугунв количестве 0,05-0,10 мас.7 способ"ствует равномерному распределению легирующих элементов (5 Ь, Яп, Со) в ьпткрообъемах расплава, поньппает плотность металла, тормозит диффузионные процессы при реакциях обмена на гоанице металл - среда, 1 ижний предел содержания иттрия (0,05, ас. ) соответствует скачкообразному приросту плотности и гидро- прочности. Добавки иттрия выше 0,1% не лают существенного увеличения гидропрочности и герметичности.П р ц м е р, Для изучения структуры и снойстн предлагаемого материала выплавлены чугуны, содержащие основные компоненты на нижнем среднем и верхнем уровнях, а также ниже нижнего и выше верхнего уровней и известный сплав со средним содержанием ингредиентовТехнология плавки чугуна состоит н расплавлении металлизонанных окатышей с содержанием. Ре = 89,1% в индукционной печи, науглероживании расплава, введении ферросплавов: кремний ФС 75 (75/ Ят.), титан Т 2 (307 Тх) кобальта К 2 (987, Со), сурьму СУ 2 (98,87. ЯЬ), олово 04 (967. Яп), церий н виде .сплава МЦ(367 Се) и иттрий ИтИ(937. у). Последние вводят в разлиночный .ковш непосредственно перед заливкои образцов.Из выплавленных составов чугуна заливают ступенчатые цилиндрические пробы с соотношением диаметров 100: :85:60:45:30 мм, для герметичности и гидропрочности используют чашевидные образцы Ф= 14 мм и с толщиной испытуемой стенки 0,8 мм, вырезанные из ступенчатых проб. Образцы закрепляют на испытательном стенде, в системе которого плавно повьппают давление до того момента, когда жидкость появляется на наружной поверхности образца, В качестве рабочей среды, создающей давление в системе применяется веретенное масло АУ с вязкостью при 20 С, равной 49 сСт и плотностью 0,89 г/см, Давление,при котором появляется течь, принимают за критерий герметичности чугуна. После фиксации давления появления течи, давление в системе испытательного стенда продолжают поднимать до полного разрыва образца, .Это давление разрыва принимают эа критерий гидропрочности чугуна.3Химический состав известного ипредлагаемого составов чугуна приведен в табл.1.397530 во, кобальт, церий и железо, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения гидропрочности при сохраненни герметичности отливок он пополнительно содержит титан и иттрий при следующем соотношении компонентов, мас.Х: 2,8-3,61,6-2,00,005-0,040,05-0,20,01-0,100,1-0,30,005-0,0350,05-0,100,05-0,10Остапьное УглеродКремнийМарганецСурьмаОловоКобальтЦерийТитанИттрийЖелезо Табнндв Содерва3 Ь Уровень ав содерва.нна ннгре- днентов Уе вест,ог а,з о,г о,ог з,Среднн Лреднае 3 е н05 0,05 000 О, 2 0,055 0,2 ОО 5 Янвнн 0075,о о,о Вар хни Ивсе вернего ОЗ О,ОО 5 О,аа 0,00 а 5 О о,оо гб евра О,5 0,25 0,2 0,35 004 0 П 2,2 а 2 а б Давление появления течи, МПа при диаметре пробы, мм Спла 60 30 О 0 30 220 170 0 20 50 звестный Предпагаеий320 340 36 0 25 41 51.а 360 2 485 420 285 40 О 305 0 21 5 45 60 33 5 1Результаты испытаний чугун:а иа гидропрочность и герметичность для образцов, вырезанных из проб диаметром 30, 60 и 100 м, представлены в табл,2.Как видно из представленных табл. 1 и 2 дополнительный ввод в состав чугуна титана и иттрия повышает герметичность и гидропрочность сплава.Предлагаемый состав чугуна прошел з 1 абораторные и опытно-промппленные испытания при изготовлении отливокКрьппка задняя" и "Сервопоршень" из Сплава для деталей гидротрансмиссий аксиально порпневых мяпин. Формул а и з обретенияЧугун дпя отливок, содержащий углерод, кремний, марганец, сурьму, оло авление разрыва, МПа, и диаметре пробы,мм