Чугун

(59 4 С 22 С 37 10 ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(57) Изобретение относится к металлургии, в частности к термостойким чугунам для изготовления кокилей изложниц и других металлических форм, работающих в условиях теплосмен. Целью изобретения является повышение трещиностойкости и теплостойкости. Чугун содержит, мас,%: углерод 3,3 - 4,3; кремний 0,9 - 2,1; марганец 0,6 - 1,5; титан 0,03 - 0,4; фосфор 0,2 - 0,9; алюминий 0,05 - 0,7; кальций 0,03 - 0,1; медь 0,005 - 0,04; редкоземельные металлы 0,02 - 0,08; сурьму 0,04 - 0,2; бор 0,05 - 0,3; нитриды циркония 0,02 - 0,08; железо остальное. Использование чугуна позволяет повысить надежность и долговечность работы изложниц и кокилей. 2 табл,510 Изобретение относится к металлургии, вчастности к термостойким чугунам для изготовления кокилей, изложниц и других металлических форм, работающих, в условияхтеплосмен.Цель изобретения - повышение трещиностойкости и теплостойкости чугуна.Предлагаемый чугун содержит углерод,кремний, марганец, титан, алюминий, кальций, медь, редкоземельные металлы, бор,сурьму, нитриды циркония и железо приследующем соотношении компонентов,мас.Я:Углерод 3,3 - 4,3Кремний 0,9 - 2,1Марганец 0,6 в 1,5Титан 0,03 - 0,4Фосфор 0,2-0,9Алюминий 0,05 - 0,7Кальций 003 - 01Медь 0,005 - 0,04Бор 0,05 - 0,3Сурьма 0,04 - 0,2Нитриды циркония 0,02 - 0,08Редкоземельные металлы 0,02 - 0,12Железо ОстальноеВведение в чугун 0,05 - 0,3 мас./ бора,0,04 - 0,2 мас.о," сурьмы и 0,02 - 0,08 мас.онитридов циркония в совокупности обеспечивает снижение склонности чугуна к образованию трещин и повышение теплостойкости. Отсутствие одного из дополнительно введенных компонентов или содержаниеих в неоптимальных пределах не позволяет достичь снижения склонности чугунак образованию трещин и повышения теплостойкости,Дополнительное введение сурьмы в количестве 0,04 - 0,2 мас.Я микролегирует матрицу и очищает границы зерен от не- металлических включений, что повышает прочностные свойства и трещиностойкость чугуна. При концентрации сурьмы до 0,04 мас.Я в отливках кокилей обнаруживаются трещины, снижается термическая стойкость, а при увеличении содержания сурьмы (более 0,2 мас.о",) она полностью не растворяется в матрице, что снижает теплостойкость.Бор в количестве 0,05 в , 0,3 мас.о/ является поверхностно-активным элементом, улуч= шающим форму неметаллических включений, монолитность графита, упрочняет матрицу тугоплавкими боридами, повышая тепло- стойкость и прочность чугуна в отливках, При концентрации бора до 0,05 мас.Я его влияние сказывается недостаточно, а при концентрации более 0,3 мас,о" снижаются трещи ностойкость и пластические свойства.Нитриды циркония в количестве 0,02 - 0,08 мас,Я вводятся как эффективные модифицирующие добавки, измельчаю щие структуру чугуна, повышающие треш,ино 15.20 25 30 35 40 45 50 55 стойкость и стойкость изложниц и кокилей. Пределы содержания нитридов циркония определяют экспериментально. При увеличении их содержания (более 0,08 мас,Я) снижаются термическая стойкость и пластические свойства.Содержание основных (углерод 3,3 - 4,3 мас.Я, кремний 0,9 - 2,1 мас.Я, марганец 0,6 - 1,5 мас. Я ) и легирующих компонентов (титан 0,03 - 0,4 мас.о", алюминий 0,05 - 0,7 мас.Я, медь 0,005 - 0,04 мас./, РЗМ 0,02 - 0,12 мас.о,") принято, исходя из опыта производства чугунов, работающих ь условиях теплосмен. Пример. Чугун выплавляют в печи Петрашевского с использованием литейных чугунов, чугунного лома, стального лома и ферросплавов. Для рафинирования чугуна используют известняк и плавиковый шпат.Ферроцерий, сурьму, азотированные комплексные лигатуры, буру вводят в раздаточные ковши при выпуске чугуна из печи, Расчет необходимого количества модификаторов в комплексной присадке производят с учетом угара, Я; церий 24; кальций 16; сурьма 15 и нитриды циркония 10. Модифицирующая смесь, измельченная до фракции менее 15 мм, подогревается в изложницах газовой горелкой до 150 - 200 С и вводится в ковши, наполненные на 1/3 объема чугуном. После введения микродобавок ковш дополняется расплавом и направляется на разливку по литейным формам Для предупреждения повышенного угара ми.- родобавок и получения стабильных свойств в отливках разливку производят не позл нее 10 мин после введения модифици рующей смеси.Химический состав чугуна опытных плавок приведен в табл. 1; в табл. 2 данные о механических свойствах, трещиностойкости и теплостойкости чугуна.Трещиностойкость определяют на техно.логических пробах по суммарной длине тре.щин в угловом элементе. Для определения механических свойств образцы вытачивак из отливок с толщиной стенок 30 - 40 мм.Эксплуатационную стойкость определяют п".количеству заливок, которую выдерживаю.изложницы и кокили до появления сетки разгара. Содержание ингредиентов в чугунах определяют по стандартным методикам количественного анализа, а нитриды цирко ния - по методике дифференцированного химического анализа.Как видно из табл. 2, предлагаемыйчугун обладает более высокими показателями трещиностойкости и теплостойкост" чем известный и повышает эксплуатацион ную стойкость изложниц и кокилей.За счет повышения эксплуатационностойкости металлических форм повышаются надежность и долговечность работы из ложниц и кокилей.1425244 10 Т аблица 1 Содержание компонентов, мас.Е, в чугуне Компоненты предлагаемом известном 123) 5 1 6 4,5 2,9 4,3 3,7 4,1 3,3 Углерод 2,4 0,8 0,9 1,7 2,1 1,0 Кремний 1,7 0,5 1,5 0,9 0,6 0,7 МарганецТитан 0,5 0,02 0,4 0,3 0,03 0,2 0,8 0,03 0,7 0,4 1,4 0,05 Алюминий 0,06 0,003 0,04 0,02 0,005 0,9 Медь 0,2 0,01 0,1 0,07 0,03 0,2 Кальций 0,06 0,9 0,35 0,2 1,2 фосфор Редкоземельные металлы 0,15 0,01 0,12 Оэ 07 0,02 0,2 0,35 0,02 0,3 0,16 0,05 Бор 0,24 0,01 0,2 0,04 0,12 Сурьма Нитриды цир- кония 0,12 0,01 0,08 0,05 0,02 Остальное Остальное Остальное Остальное Остальное Остальное Железо Формула изобретенияЧугун, содержащий углерод, кремний марганец, титан, фосфор, алюминий, кальций, медь, редкоземельные металлы и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения трещиностойкости и теплостойкости, он дополнительно содержит сурьму, бор и нитриды циркония при следующем соотношении компонентов, мас.о;Углерод 3,3 - 4,3 Кремний 0,9 - 2,1 МарганецТитанФосфорАлюминийКальцийМедьРедкоземельные металлыСурьмаНитриды цирконияБорЖелезо 0,6 - 1,5 003 - 04 0,2 - 0,9 0,05 - 0,7 0,03 - 0,1 0,005 - 0,04 0,02 - 0,12 0,04-0,2 0,02 - 0,08 0,05 - 0,3 Остальное425244 Таблица 2 Стойкостькокилей,заливок ОтносительТермическая стойУдароустойчивость, Е ОкалиностойПредел прочностипри растяжении,МПа Чугун ная т,ре 1 циностойкст, Е кость 700 С, циклов костьг/м ч 1 1 20 С 500 С 700 С Иввестня1 247 117 68 15,4 100 380 100 700 Пр едлагаемый2 780 138 3180 3670 826 142 954 148 3860 14,82 103 6,25 114 396 103 726 118 с 186 2112 Редактор Н. Гунько Тех ред И. Ве рес Корректор О КравцоваЗаказ 4741/25 Тираж 595 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 362 298 270 386 319 288 398 327 299 255 130 78 317 267 165 3,52 124 2,24 138 1,45 135