Чугун

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 144095 9) 11 4 С 22 С 37/ Е ПИС БРЕТЕ ческий и омолаУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Стекло и керамикаМальппев В.В., ЗейлиЧугуны для стеклоформизносостойкие материалс. 70-76.(57) Изобретение относметаллургии, в частнос литейных чугунов для азотирования, применяемых для изготовления прессформ экранов кинескопов. Целью изобретения является повьппение иэносо" .стойкости и сопротивления термической усталости поверхностного слоя отливки в условиях воздействия стекломассы. Предложенный чугун содержит, мас.Я: углерод 2,7 2,8; кремний 1,8 2,2; марганец 0,5-0,7; хром 0,5-1,0;.никель 0,3-0,4; титан 0,1-0,2; медь 0,)-0,3; молибден 0,3-0,6; алюминий 1,5-2,0; кальций 0,1-0,2; железо- остальное. Чугун предложенного состава может быть рекомендован для изготовления пресс-форм экранов кинескопов.2 табл.30 Количества входящих в состав предлагаемого чугуна кремния, марганца, молибдена и меди близки к концентрациям этих компонентов в известном 40 чугуне для стеклоформ. Легирующие элементы способствуют упрочнению твердого раствора и образованию в нем, твердых высокодисперсных карбидов, повышающих износостойкость чугуна. 45 Несколько повышенное содержание хрома в предлагаемом чугуне. нызвано улуч шением таких свойств, как устойчивость против износа в условиях крато ковременного нагрева до 450-550 С, что соответствует условиям эксплуата". ции пресс-форм. Наиболее выражено это влияние при пониженном содержании углерода, кроме того добавки хрома обеспечивают при азотировании образо 55 вание в слое стойких дисперсных нит ридон.Добавки алюминия исключительно стабильно повышают сопротивление мат Изобретение относится к металлургии, в частности к составам литейных чугунов для азотирования, применяемых для изготовления пресс-форм экранов кинескопов.Качество экранов кинескопов определяется не только качеством и свойствами стекломассы, но и, в первую очередь, качеством и свойствами фор 10 мующих поверхностей стеклоформ для их прессования, Основной причиной выхода из строя пресс-форм является износ и термическая усталость поверхностного слоя пуансона и матрицы, 15 находящихся в непосредственном контакте с расплавленной стекломассой.Целью изобретения является повышение износостойкости и сопротивления термической усталости поверхностного 20 слоя отливки в условиях воздействия стекломассы.Предложенный чугун для азотируемых отливок содержит, мас.%:Углерод 2,7-2,825Кремний 1,8 2,2Марганец 0,5-0,7Хром 0,5-1,0Никель 0,3-0,4Титан О, 0,2Медь 0,1-0,3Молибден 0,3-0,6Алюминий 1,5-2,0Кальций 0,1-0,2Железо Остальное 35 рицы окислениЮ и термическим ударам,предупреждают образование газовыхвключений в чугуне, не создавая приэтом дефектов в стекломассе. Концентрация алюминия в количестве 1,5-2,0%является оптимальной с точки зрениясохранения требуемых технологическихсвойств чугуна, а положительное влияние на все названные свойства максимально реализуется при условии обеспечения высокой скорости диффузии этогоэлемента к поверхности матрицы. Наряду с этим алюминий является сильнымнитридообразующим элементом и в сочетании с кремнием способствует растворению азота в с 6 -фазе при азотировании, резко повышая износо- и разгаростойкость азотированного слоя. Введение и чугун алюминия в количестве1,5-2,0% способствовало образованиюв структуре азотированного слоя нитридных и карбонитридных фаз на основежелеза и алюминия, повышающих твердостьи пластичность слоя;присадка алюминияприводит кувеличению глубинынысокоазотистой карбонитриднойфазы исокращению зоныэвтектоида как продукта распада азотистого аустенита,Пониженная концентрация углерода(2,7-2,8%) в предлагаемом чугуне обусловлена тем, что в процессе диффузии алюминия углерод оттесняетсявглубь сплава, и чем меньше содержание углерода, тем легче протекаетпроцесс диффузии алюминия. Нижнийпредел содержания углерода в чугунеограничен снижением его литейных имеханических свойств.Пониженная концентрация дорогостоящего никеля в предлагаемом чугуне обоснована присутствием в нем алюминия ихрома. Присадка кальция (0,1-0,2%),модифицируя структуру чугуна, способствует рафинированию расплава по кислороду, обеспечивает полную уснаиваемость алюминия и предотвращает образование в структуре оксидных фаз леги"рующих элементов, в особенности А 10Эффект.модифицирования состоит в заметном измельчении зерна и уменьшенииразмероВ графитовых включений (болеечем н 3 раза), а их форма становитсяблизкой к нермикулярной,П р и м е р. Сплавы в лабораторныхусловиях выплавляли н высокочастотнойустановке ЛПЗ 2-67 с ламповым генератором. Для оценки носпроизнодимостихимического состава сплавов и влиянияна него условий выплавки плавку проводили в 2-килограммовых тиглях и.200-килограммовой индуктивной печи методом переплава с использованием чистых шихтовых материалов. Индукционная плавка обеспечивает хорошее перемешивание расплава и равномерноераспределение легируюших элементов по высоте отливки. Процесс выплавки, ра финирования и модифицирования сплавов осуществляли следующим образом: после расплавления шихтовых материалов(кроме алюминия) проводили экстракционное раскисление расплава силико кальцием в количестве 40% от вводимог в чугун, затем наводили криолитовый шлак. Расход криолита составлял 2 кг на 150 кг расплава, что являлось достаточным для создания шлакового 20 покрова на поверхности металла. После образования на поверхности расплава весьма жидкоподвижного шлака под шлак вводили расчетное количество алюминия, оставшееся количество силикокальция 25 добавляли в разливочный ковш непосредственно перед каждой разливкой.Раскисление кальцием до введенияалюминия способствовало связыванию кислорода в расплаве и предотвращению ЗО угара алюминия, Плавку вели в алундовых тиГлях с последующей разливкой чугуна в массивную медную изложницу.При быстром ведении плавки состав приготовляемых сплавов практически соот- ЗБ ветствовал составу шихты.Выплавленные образцы подвергали .гомогенизиРУющемУ отжигУ пРи 950 С в течение 4 ч, а затем улучшениюза калке (830-850 С) в масле и краткоЬвременному отпуску при 600 С. Микро 1- структура после улучшения представляет собой сорбитизированный перлит с пластинчатыми включениями графита, твердость НВ 320. Мелкозернистая Фер 45 ритная основа предлагаемого чугуна облегчает проникновение азота вглубь матрицы, что обусловлено повышенной диффузионной подвижностью атомов азота в решетке М -железа. 50Термообработанные образцы из вы плавленных чугунов подвергаликрат ковременному газовому азотированию в атмосфере 50% БН 1 + 50% природного газа при 560 - 570 С в течение 6 ч в промышленной шахтной печиСПА 5,7,5/6 при степени диссоциации аммиака 35-45%. Рентгеновским и микро-. структурным анализами в поверхност" ных слоях после азотирования обнаружены карбонитридная Е -Фаза и карбонитридная-Фаза. Общая глубинадиффузионного слоя составляет 0,25 О, 3 мм. Поверхностная микротвердостьазотированного слоя находится в пределах 8500 9500 МПа,Химический состав сплавов и результаты испытаний приведены в табл,1и 2.Иэ приведенных данных следует,что чугун предлагаемого химическогосостава с добавками алюминия и кальция, поверхностно упрочненный в процессе кратковременного газового азотирования, имеет более высокие( в 3 раза) характеристики износостойкости и сопротивления термическойусталости.Проведенное исследование по определению смачиваемости наглядно ил-.люстрирует преимущество предлагаемого чугуна по сравнению с известным чугуном для стеклаформ, а применение его для работы в условиях прессования экранов кинескопов предотвратит загрязнение стекла окислами металла.Таким образом, на основании проведенных испытаний предлагаемый чугун может быть рекомендован для изготовления пресс-Форм экранов кинескопов.Формула изобретенияЧугун, преимущественно для азотируемых отливок, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, титан, медь, молибден и железо, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения износостойкости и сопротивления термической усталости поверхностного слоя отливки в условиях воздействия стекломассы, он дополнительно содержит алюминий и кальций при следующем соотношении компонен тов, мас.%;Углерод 2,7-2,8Кремний 1,8-2, 2Марганец 0,5-0,7Хром 0,5-1,0Никель 0,3-0,4Титан 0,1-0,2Медь 0,1-0,3Молибден 0,3-0,6Чугу И ест 77 0 ны 10 12 одолжение табл. И вестный 49 1 103 4 Составитель Г.ДТехред М.Дидык Корректор С,Шекма Редактор А, Маковская Подписн Заказ 6145/30 Тираж ВНИИПИ Государстве по делам изобрет 113035, Москва, Ж, роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная Пред- лагаемый 122 Пред- лагаемый 11 595ного комитета СССРний и открытийРаушская наб., д, 4/5