Чугун для стеклоформующего инструмента

, 1713968 о 5 С 22 С 37/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН й итель к, А.А.Егоров СССР1987.СССР1989. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельствоМ 1420056, кл, С 22 С 37/ООАвторское свидетельствоМ 1569349, кл, С 22 С 37/10 Изобретение относится к металлургии, в частности к изысканию составов чугунов, используемых для изготовления деталей, работающих в условиях повышенных температур, агрессивных вязких расплавов, например стекломассы, и термоциклических нагрузок,Известен состав чугуна, который содержит углерод, кремний, марганец, магний, алюминий, церий, железо при следующем соотношении компонентов, мас,%:Углерод. 3,2-3,8 Кремний 2,3-2,8 Марганец 0,2-0,6 Магний 0,02 - 0,05 Алюминий 0,005 - 0,03 Церий 0,055-.0,15 Железо . Остальное Основным недостатком известного чугуна является то, что он не обладает в должной степени теплопроводностью, являющейся важной характеристикой конструкционного материала, например, таких деталей, как черновые и чистовые формы стеклоформующего инструмента, Расплав(54) ЧУГУН ДЛЯ СТЕКЛОФОРМУЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА(57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве стеклоформующего инструмента. Цель изобретения - повышение теплопроводности и уменьшение адгезии к вязким расплавам, Предложенный чугун содержит, мас,0: С 3,1-3,5; 9 3 - 3,2; Мп 0,2-0,6; Сг 0,4-0,6; А 0,4-0,6; Мд 0,01-0,035; См.0,1 - 0.3; Ве 0,08- 0,15; Ре - остальное. Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна Со и Ве позволил повысить теплопроводность чугуна и снизить адгезию к вязким расплавам. 1 табл,ленной стекло имеет свойство "схватывать- . ся" при высоких температурах с металлами. Например, в процессе эксплуатации ряда деталей стеклоформующего инструмента необходимо, чтобы на рабочей поверхности стеклоформующего инструмента была низкая температура, т.е. чтобы передаваемая стекломассой металлу инструмента тепловая энергия как можно быстрее поглощалась металлом инструмента. В противном случае происходит "схватывание" (адгезия) стекла с металлом, резко снижающая качество и выпуск изделий из стекла и снижающая надежность инструмента. Этого можно избежать повышением теплопроводности металла. Однако известный состав в должной степени необходимой теплопооводна-. стью не обладает и, следовательно, не может быть использован в качестве материала стеклоформующего инструмента.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является известный чугун, который обладает повышенной эрозионной стойкостью и термостойкостью и содержит угле 1713968род, кремний, марганец, хром, алюминий, магний, железо при следующем соотношении компонентов, мас.%;Углерод 3,2 - 3,6 Кремний 2,8-3,2 Марганец 0,2-0,6 Хром 0,4-0,6 Алюминий 0,4-0,6 Магний 0,010 - 0,035 Железо . Остальное Однако недостаточная теплопроводность и повышенная адгезия к расплавленной стекломассе снижают его служебные свойства. Поэтому известный чугун не может быть использован дпя широкого использования при производстве основных деталей стеклоформующего инструмента.Цель изобретения - повышение теплопроводности чугуна и уменьшение адгезии к вязким расплавам.Из-за предотвращения адгезии конструкционного материала стеклоформующего инструмента (чугуна) к расплавленной стекломассе и повышения теплопроводности чугуна уменьшается "схватывание" чугуна со стеклом, что уменьшает брак, повышает качество стеклоизделий и увеличивает выпуск, что в конечном итоге уменьшает себестоимость стеклоизделий,Указанная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, алюминий и магний, дополнительно содержит медь и бериллий при следующем соотношении компонентов, мас %Углерод 3,1 - 3,5 Кремний 3,0-3,2 Марганец 0,2-0,6 Хром 0,4-0,6 Медь 0,1-0,3 Алюминий 0,4-0,6, Бериллий . 0,08-0,15, Магний . О;01-0,035 .Железо .,-" Остальное Содержание углерода менее 3,1 мас,% недопустимо, так как йриводит к образованию междендритного графита, повышающего; адгезионные свойства чугуна. Повышение содержания углерода сверх 3,5 мас.% также повышает адгезионные свойства чугуна из-за разветвленной сети графитовых включений, Повышение содержания кремния до 3,0 - 3,2 мас.% способствует повышению теплопроводности, так как . улучшаются процессы графитизации, повышается сопротивляемость чугуна эроэионному разрушению под действием расплавленного стекла. Марганец в пределах 0,2-0,6 мас.% также положительно влияет на процесс графитизации, повышающий10 15 20 Отливки из чугуна получают путем переплава шихтовых материалов с последующей 50 55 25 30 35 40 45 теплопроводность, Уменьшение содержания марганца менее 0,2 мас.% снижает прочностные свойства, а при увеличении сверх 0,6 мас.% приводит к охрупчиванию при термоциклированию, что имеет место при эксплуатации стеклоформующего инструмента, Хром в пределах 0,4-0,6 мас,% упрочняет металлическую матрицу, Увеличение содержания хрома приводит к образованию большого числа карбидов, по- вышающих адгеэию к вязким расплавам. Алюминий в.пределах 0,4-0,6 мас.% повышает теплопроводность и снижает адгезию к вязким расплавам. Повышение бериплия до 0,08-0,15 мас.% повышает теплопроводность, резко снижает адгезию к вязким расплавам. Присутствие магния приводитграфит в более компактную форму и снижает адгезию чугуна к вязким расплавам. фракционной разливкой металла. Использовали литейный чугун Л 1, лом чугунный .1 А, алюминий, феррохром, лигатуру медно-бериллиевую МБ, железо-кремний-магниевую лигатуру ФсМгЧ. Расплавленный чугун заливают в сухие литейные формы при 1400 С.Теплопроводность чугуна при 500 С определяют с помощью установки ИМАШ 20- 75 по известной методике, Температуру рабочей зоны образцов измеряют платиноплатинородиевыми термопарами (Гр.ПП), рабочий спай которых соединяют точечной сваркой с боковой поверхностью нагреваемой зоны образца. Контроль температуры . осуществляют. при помощи потенциометра КСП, С целью предотвращения окисления образцов степень разрежения в рабочей камере составляет 5,310 МПа.В процессе испытаний производят автоматическую запись электрического сопротивления образцов при заданной температуре. Величина сопротивления затем используется для определения теплО- проводности: Т-8хград;Я - электрическое сопротивление, Ом;Т - температура, град.Об адгезии судят по краевому углу смачивания (6) который определяли с точностью +1,0 град по известной методике.Результаты испытаний представлены в таблице.Полученные результаты показывают, что предлагаемый состав чугуна составы 3-5) обладает повышенной теплопроводностью и минимальной адгеэией к вязкой расплавленной стекломассе. Это обьясняется, 5 в первую очередь, тем, что медь и бериллий оказывают существенное влияние на размер и форму графитовых включений.При содержании меди менее 0,1 мас. Я, и бериллия менее 0,08 мас.графит в цугу не присутствует в виде мелкоизолированных, близких к шаровидной форме, включений, что препятствует распространению теплового потока и снижает теплопроводность. С увеличением в чугуне 15 содержания меди и бериллия графит приобретает несколько вытянутую форму., что повышает теплопроводность. При содержании в чугуне меди более 0,3 мас.о и бериллия более 0,15 мас. о графит приоб ретает более компактную форму, что отрицательно сказывается на теплопроводности.При содержании меди менее 0,1 мас.и бериллия менее 0,8 мас, на поверхности 25 чугуна при повышенных температурах образуются оксидные слои относительно небольшой толщины, которые не оказывают существенного влияния на адгезию, С увеличением содержания этих элементов абра эуются более прочные слои равномернойФормула изобретен ия Чугун для стеклоформующего инструмента, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, алюминий, магний и железо, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения теплопроводности и уменьшения адгезии к вязким расплавам, он допЬл" нительно содержит медь и бериллий при следующем соотношении компонентов, ас о(УглеродКремнийМарганецХрамАлюминийМагнийМедьБериллийЖелезо 3;1-3,5 3,0-3,2 0,2-0,6 0,4-0,6 0,4-0,6 0,01-0,035 0,1-0,3 0,08.-0,15 Остальное толщины, что повышает угол В. Однако при содержании меди более 0,3 мас. и бериллия более 0,15 мас, сплошность слоев снижается, они становятся более рыхлыми и в результате этого происходит уменьшение значений угла О, т.е. проведенный сравнительный анализ показывает преимущество предлагаемого чугуна, что очень важно для целой группы деталей стеклоформ."3 Ф х 63 д д 1- о о .3 с сс ДЕЗс Додадм 63 1, сО фзсмкьс Яа" ас оОО с;.в оФ с 3.Я о 5 о о к Ш Х я о О соУФ аоэ Хссоо Е х й Ф а о а 0) с 1сОсчд л вРЗв (Ов со ж со л сс ж со сосо с с сч о ФорС д д д д д д )-оо в,в оо .о .о оооосов о ооооооо О сч в сО - в сОоооооооооо со св о в о в ;оооооо о оо .сс в счв вл ооооооо сч дг в (о 4 сч вооооо;= о д- д- сч с ю сО д- . ФоОООООд- о в о -сч д.ф о с, сс") с гэ сч с сэ всо свооо г) с 4 сч с) сэ сф) сф) Ф сф) о ) сч г сг в о лБт Б