Чугун

(57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве деталей машин, Цель изобретения - повышение теплопроводности, Новый чугун содержит, мас.: С 3,10 - 3,95; 5 1,85 - 2,90; Мп 0,25-0,75;Сг 0,02 - 0.10; Си 0,20-0.85; М 0,18-0,75; М 9 0,004-0,012; Са 0,005-0,025; РЗМ 0,009-0.040; 5 п 0,04 - 0,18; Еп 0,0008- 0,010; Лг 0,003-0,016; Ге остальное. Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна 7 п и 2 г, а также изменение в нем соотношения Сц, М 9 и Са позволили повысить теплопроводность в 1,5 1,7 раза, 2 табл. ССРИ,КитайгоКаэаков,М.И.СераХром, легируя чугунханические свойства, крает способностью свякарбиды, способствуетструктуре чугуна точечноющего теплопроводнастнем (0,02%) пределе коначинает проявляться Олшение елехгнических свтонкостенных, так и в токах, а при превышении(0,10 Я,) появляетсяотбела отливок, осокэк следствие, уменьсти. опа бен) шен ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕ 1 ЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИ К АВТОРСКОМУ СВ(71) Институт проблем литья АН(56) Авторское свидетельство СССРМ. 924146, кл, С 22 С 37/10, 1980.Авторское свидетельство СССРГФ 587171, кл. С 22 С 37/10, 1976,Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для деталей машин.Цель изобретения - повышение теплопроводности,Выбор граничных пределов содержания компонентов чугуна предложенного состава обусловлен следующим,Содержание в чугуне кремния выбрано исходя из необходимости получения заданного уровня физико-механических характеристик металла, при этом нижний предел (1,85;6) относится к толс(остенным, а верхний (2,90 ) - к тонкостенным отливкам.Марганец в чугун переходит из шихговых материалов как постоянный компонент чушковых чугунов, при выбранном составе чугуна указанные пределы содержания марганца определены как условие получения отливок с высокими механическими своиствами как в танк нем значении этого зле стостенных (при ве отливках,генных (при нижента), так и в таланам значении)( Ое повышает ега меме того, он обладаэывать углерод в формированию в го гра 1 ита, снижаь металла, Ири нижнцентрации хрома ияние е(о на павь:- аисте чугуна как в лсостенных а.лиоверхнего предела снасть появления о тонкостенных и, ия теплопроводно 1673626Медь, никель и олово входят в состав чугуна как легирующие элементы, упрочняющие металлическую основу. а также снижающие анизотропию свойств металла по сечению отливок. Никель увеличивает растворимость в чугуне меди, обладающей большой перлитиэирующей и упрочняющей способностью, Нижняя концентрация этих элементов 0,2% меди 0,18 никеля) является пределом, при котором наблюдается повышение механических свойств чугуна не только в тонкостенных, но и в толстостенных отливках; верхний предел меди (0,857 ь) обеспечивает при выбранном составе чугуна получение чисто перлитной структуры и максимальное упрочнение металлической основы; превышение содержания никеля свыше 0,754 является излишним по той же причине, а также ввиду дефицитности и высокой стоимости этого элемента.Олово в указанных пределах способствует повышению механических свойств чугуна вследствие перлитизации металлической основы и, кроме того, обладая демодифицирующим эффектом, тормозит сфероидизацию включений графита, увеличивая теплопроводность чугуна. Содержание олова менее 0,04 недостаточно для получения чисто перлитной структуры и изменения формы графита в чугуне, а содержание 0,18 является верхним пределом, обеспечивающим высокое значение механических свойств при перлитной металлической основе, в тонко- и .олстостенных отливках, дальнейшее увеличение содержания олова нерационально по экономическим соображениям,Магний и РЗМ являются основнь ми ингредиентами чугуна, вызывающими струк гу ру графитовой составляющей, причем более эффективно действует магний, Снижение магния ниже 0,0047 ь ведет к получению точечного (уменьшающего теплопроводность чугуна) или пластинчатого (снижающего механические свойства) графита, Увеличение магния сверх 0,012 в присутствии РЗМ вызывает Формирование графита шаровидной формы, при которои теплопроводность чугуна также снижается, При содержании в чугуне РЗМ менее 0,009 его действие на форму графита не проявляется, при превышении 0,040 увеличивается склонность чугуна затвердевать в тонкостенных отлиьках с карбидами, т.е. понижается теплопроводность металла, а в толс:остенных отливках Форма графита изменяется до шаровидной, что также вызывает уменьшение теплопроводности чугуна, 5 10 15 20 25 3035 40 45 50 сг Кальций,рафинируя расплав,позволяетснизить нижние пределы содержания магния и РЗМ для изменения формы графита отпластинчатой или точечной до компактной;кальций также повышает механическиесвойства чугуна,Концентрации кальция менее 0,005 несказываются на изучаемых характеристиках чугуна, а при содержании кальция более0,025 6, магния и РЗМ в верхних заявляемыхпределах повышается вероятность эатвердевания отливок, в первую очередь тонкостенных, с шаровидным графитом (т,е, с низкойтеплопроводностью) и с неметаллическимивключениями (сульфиды, оксиды кальция).снижающими механические свойства чугуна.Цинк и цирконий в заявляемых концентрациях препятствуют образованию точечного графита. снижающеготеппопроводность чугуна, и действуют какмодифицирующие и легирующие элементы.В присутствии цинка подавляется карбидообразующее влияние циркония, При содержании в чугуне цинка менее 0,0008 илициркония менее О,ООЗукаэанный эффектне проявляется; увеличение содержанияциркония сверх 0,016% ведет к снижениютеплопроводности, поскольку часть углерода связана в виде карбидов. При содержании цинка сверх 0,013 начинаетпроявля 1 ься его демодифицирующее действие, в результате че о в структуре появляется точечный графит, снижающийтеплопроводность.Предлагаемый чугун отличается от известного дополнительным сод.;ржанием цинка и циркония, пониженным содержаниеммеди и магния, а также выведением иэ егососгава бария и молибдена,Чугун получали расплавлением и перегревом в индукционной печи шихты на базестэнд:ртных материалов (литейные и предельные чушковые чугуны марок ЛР 4, медькатодная марки М 4, никель гранулированный Н 4), Олово марки 02 вводили в ковшпри выпуске из печи выплавленного чугунас 1 емпературоиИО С, Медь, никельи олово усваивались в чугуне соответственно на 85-95%, 90-98% и 85-95 . В качествемодификаторов использовали лигатуры марок ФСМг 2 и ФСМ 4, со следующим содержанием элементов %: магний 1,15-4,3;ка" ьций О,б - 6,0; РЗМ 3,0-6,9; цинк 0,03 -1 О; цирконий 0,29 - 1,7 О. Усвоение в чугунеэтих элементов составляло, %; магний 6590, кальция 55-89; РЗМ 60-80; цинк 75 - 90;цирконий 65-80, Расходы лигатур, при которых достигались граничные пределы элементов в составе чугунов, 0,5-1.8.. одинаковых условиях (сырые песчано формы температура чугуна на заливкеформы 139010 С, остывание отливок вформах до комнатной температуры) изготавливали стандартные клиновые пробы.Теплопроводность чугунов изучали наобразцах диаметром 15 мм, высотой 30 мм,вырезанных из проб. Теплопроводность определяли с помощью экспериментальной 10установки ИТС(измеритель теплофиэических свойств),Для определения остаточных содержаний цинка в изучаемых количествах приме няли атомно-абсорбционный метод (спектометр марки ААсу - 1 Й). Концентрации в чугуне циркония определяли фотометрическим методом.Химические составы известного и пред ложенного чугуна и их свойства приведены в табл.1 и 2, соответственно.Как следует из табл.1 и 2, дополнительный ввод в состав предложенного чугуна цинка и циркония, а также изменение соот ношения Сц,Мц Са позво 73 и-. ,овыс 11 ть теплопроводнрсть в 1,5-1,7 разаформула изобретен; я Чугун, содержащий углерод. кремний, марганец, хром, медь, никель, магний, кальций, редкоземельные металлы, олово и железо, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения теплопроводности, он дополнительно содержит цинк и цирконий при следующем соотношении компонентов, мас,у:Углерод 3,10 - 3,95 Кремний 1,85-2,90 Марганец 0,25 - 0,75 Хром 0,02-0,10, Медь 0,20-0,85 Никель 0.18 - 0,75 Магний 0,004-0,012 Кальций 0,005-0,025 РедкоземельныеэлеМентыОловоЦинкЦирконийЖелезо1673626Та,блица 2Составитель Н,Косторный Редактор Л,Веселовская Техред М,Моргентал Корректор Э.Лончакова Заказ 2898 Тираж 371 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101