Низкокремнистый алюминиевый чугун

(51)5 С 22 С 37/1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ЕМНИСТЬП 1 АЛБ 1 П 1 НИЕВЬП 1 ЧУение относится к чугунаыми свойствами, которыеспользованы в качестве НИЗКО УН57) Изобро специалогут быть увели- работы С 3,0 0,9, А Сц 0,4 Мед ческуюГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Харьковский политехнический институт им, В.И. 31 енина(5 Ь) Хидяшели Н,З Гветадзе Р.Г.,Пакиешнели А,В, Термостойкость низккремнистых алюминиевых чугунов.11 овышение эААективности производстви качества металлургической продукции, Материалы докл. научн,-техн,конй, молодых ученых и специалистовЗакавказья и ЧССР (22-23 октября 197Тбилиси), 1981, с. 106-107,Металлургия, ЗИ 428, 1982,Авторское свидетельство СССР998565, кл, С 22 С 37/ 10, 1983. Изобретение относится к железоуглеродистым сплавам или к чугунам соспециальными свойствами, которые могут быть использованы в качестве материала для металлических Аорм, работающих в условиях механических итермических нагрузок,Целью изобретения являетсячениетермостойкости удельнойразрушения и ростоустойчивости,Предлагаемы низкокремнистый алюминиевый чугун содержит, мас.7:- 3,3; 8 0,4 - 0,6; Мп 0,61 2 0 - 2 5; 8 Ъ 0,1 - О 3;О,Ь; железо остальное,ь и сурьма, улучшая металлиоснову чугуна, повышают его материала для металлических Ьорм и других деталей, работающих в условиях механических и термических нагрузок, Цель изобретения - повышение термостойкости удельной работы разрушения и ростоустойчивости чугуна. Чугун содержит железа, мас,/: углерода 3,0 - 3,3; кремния 0,4 - 0,6 марганца 0,6 - 0,9; алюминия 2,0 - 2,5; сурьмы О, 1 - 0,3; медь 0,4 - 0,6; железо - остальное, Термостойкость дФ кокилей из предложенного чугуна составляет 780-800 .циклов. 3 табл,удельную работу разрушения, ростоустойчивость и стабильность механических свойств при высоких температурах,В табл, приведен химический состав предлагаемого чугуна (1-5) иизвестного, в табл.2 приведены ихмеханические и специальные свойства.Результаты, приведенные в табл,2,показывают обоснованность пределов,вводимых в низкокремнистый алюминиевый чугун сурьмы и меди и преимущества предлагаемого чугуна перед известным. Введение сурьмы в чугун менее0,1 Х для толстостенных отливок малэффективно с точки зрения повышениятВердости чугуна и перлитизации егометаллической основы и как следствиенесущественно повьшается термостойкость чугуна. Содержание сурьмы вчугуне в пределах О, 1 - О,ЗХ существенно повышает его твердость за счетперлитизации металлической основы,которая имеет высокую стабильностьпри высоких температурах (до 700 С),Что споСобствует повышению термо-,стойкости чугуна. Введение сурьмыболее О,ЗХ понижает механическиевойства чугуна, повышает величинутбела, способствует появлению в егоструктуре свободного цементита.Медь является и графитизаторомЙ стабилизатором структуры, до 0,4 ХФе влияние на структуру и свойства.Йесмолько повышает его твердость иочность, способствует перлитизарции структуры и благоприятно сказывается на повышение термостойкости.:одержание меди в чугуне более 0,6 Хменее эффективно улучшает его механические свойства и структуру. Это,объясняется ограниченной раствориМостью меди в Ы-железе,Углерод является графитизирующим,ся влиянием на литейные и механические свойства. Содержание углерода всплаве менее З,ОХ повышает. твердость 3чугуна, ущцтичивает величину отбела,;уменьшает жидкотекучесть, повышаетостаточные литейные напряжения и тер"мостойкость таких чугунов невысокая.С повышением содержания углерода 40.более З,ЗХ) несколько понижаютсямеханические свойства и его термостойкость, хотя склонность к отбелууменьшается. Оптимальное содержание,углерода (З,О - З,ЗЖ) в предлагае:мом чугуне определяется не только,механическими и служебными свойствами, но и технологической возможностьюполучения углерода в таких пределах,при электроплавке с большим содержа" 50нием стйльных отходов.Кремний является также графитизирующим элементом. При замене его виизкокремнистых алкииниевых чугунахалюминием механические свойства таких чугунов повышаются с понижениемсодержания в них кремния. Содержаниекремния в чугуне ниже 0,4 Х уменьшает Жидкотекучесть, термостойкость(незначительно), повышает глубинуотбела и остаточные литейные напряжения. Содержание кремния в предлагаемых чугунах выше 0,6 Х несколькопонижает механические свойства итермостойкость, хотя глубина отбелауменьшается,Следовательно, оптимальное содержание кремния (0,4 - 0,6 Х) в предлагаемом чугуне определяется егомеханическими и служебными свойствами. Необходимо также отметить, чтопри наиболее простом способе получения низкокремнистых алюминиевых чугунов на основе предельных низкокремнистых,. содержание кремния 0,4 -0,6 Х достигается без усложнения технологии плавки,Содержание марганца в чугуне определяется в пределах 0,6 - 0,9 Х. Принизком содержании менее 0,6 Х) марганца несколько понижаются механические свойства и термостойкость. Приувеличении содержания марганца более0,9 Х несколько увеличиваются остаточные литейные напряжения, глубина отбела, механические свойства падаютнезначительно. Термостойкость такихчугунов ниже, чем при оптимальном содержании марганца - 0,7 - 0,9/.Алюминий в низкокремнистом алюминиевом чугуне компенсирует графитизирующее действие недостающего кремния и способствует получению мелкодисперсной перлитной металлическойосновы с мелкопластинчатым графитом. Содержание алюминия в предлагаемом чугуне менее 2,0 Х определяет высокую твердость (НВ), повышенную глубину отбела и остаточные литейные напряжения. В структуре еще встречаются свободные включения цементита.Содержание алюминия в чугуне выше оптимального значения 2,5 Х) несколь- кО понижает механические свойства сплава и его жидкотекучесть, что существенно понижает термостойкость чугунаРезультаты исследований показывают, что наилучшими механическими свойствами и высокой термостойкостьюобладают чугуны с содержанием алюми-ния в гФеделах 2,0- 2,5 Х,Предлагаемый чугун имеет более высокую термостойкость, невысокие остаточные напряжения и высокие механи157304 Ь Углерод 3,0-3,3 Кремний 0,4-0,6 Марганец О, 6-0,9 Алюминий 2,0-2,5 Сурьма О, 1-0,3 Медь 0,4-0,6 Железо ОстальноеТаблица 1 Содержание в составе, мас,7 Чугун С 81 . Мп А 1 ЯЬ Си Мд Вг Оэ 4 Оэ 5 2 вО ЗвО0,6 2,20,8 2,30,9 2,30,9 2,4 0,3"0,5 0,4 0,4 0,5 0,6 0,6 3,6-3,8 3,1 3,0 3,2 3,3 3,3 Известный1 2 3 4 5 Таблица 2 Значения показателей свойств для чугуна:. Свойства Известный1, 2 3 4 5 В. МПаНВОстаточныенапряженияМПаЖидкотекучестьммТермостойкость коли чество циклов 345 350 170 187 350 350 345 229 241 248 7 81050 1000 11,3-14 2 8 7 1100 - 850 1100 1100 980 323 - 398 620 780 820 820 800 ческие свойства по сравнению с известным (табл.2).Таким образом, предлагаемый объект дополнительно содержит медь и сурьму, что улучшает его специальные свойства.П р и м е р, Исследуемые чугуны получены в лабораторных условиях и испытаны на термостойкость, механические и литейные свойства. Наилучшие показатели имеют чугуны предлагаемого состава, в сравнении с составом выбранным в качестве из 1вестного. 15Низкокремнистые алюминиевые чугуны, легированные сурьмой и медью, имеют высокие механические свойства (6 )350 МПа), удельную работу разрушения и ростоустойчивость. Произ водственные (натурные) испытания проводят на кокилях.Химический состав опытных кокилей приведен в табл.З.Производственные испытания под тверждают результаты лабораторных исследований. Термостойкость предлагаемых чугунов более чем в 2 раза выше термостойкости известного прототипа. ЗО В производственных условиях низкокремнистые алюминиевые чугуны могут производится на основе шихты с содержанием низкокремнистых передельных чугунов или на основе стальных отходов (с применением технологии науглераживания) . Алюминий вводится в жидком состоянии на дно ковша, медь вводится в печь при окончании плавки или в ковш. Формула изобретения Низкокремнистый алюминиевый чугун, содержащий кремний, алюминий, углерод, марганец,и железо, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения термостойкости удельной работы разрушения и ростоустойчивости, он дополнительно содержит сурьму и медь при следующем соотношении компонентов, мас,%: 0,03-0,06 0,03-0,060,05 0,30,10 0,40,20 0,5е0,30 0,60,40 0,71573046 Продолжение табл. 2 Свойства Известный 1 2 3 4 5 0 иностойк ь, г/м. ч 9,27 - 11,03 Отбрил, ммУдельнаяЪработа раз 6,4 9 ьЗ 10,0 11,2 11,6 11,0 0,12 006 004 001 001 0,02 Таблица 3 ФЧугун Содержание в составе, мас,% Термостойкость,с ) 1 1 ипА 1 Бь си 1 нд ) Вй Известный 3,71 Предлагаемый123 0,43 0,51 2,72 0,05 0,05 298 ьЗф 00 040 Оэ 60 2 эОО Оэ 10 040 3,20 0,50 0,70 2,25 0,20 0,50 3,30 0,60 0,90 2,50 0,30 0,50 590 630 624 Редактор Н, Бобковав Заказ 1622 Тираж 482 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 руйения,кг м/ммЛин йный(550100 ч) Значения показателей свойств для чугуна Составитель Н, ШепитькоТехред Л.Сердюкова Корректор О. Ципле