Чугун

(5 Е ИЗОБРЕТЕНИЯ СТВУ ВИДЕ отливок, Сущность изобретения заключается в том, что в чугун, содержащий С, Я, Мп, Си, А 1, Са, РЗМ, Сг и Ре, дополнительно введены Ва, У 1 и Т при следующем соотношении компонентов, мас.0; С 3,5-4,0; Я 3 - 3,4; Мп 0,1 - 0,35; Сц 0,1-0,2; А 0,1 - 0,25; Са 0,1 - 0,30; РЗМ 0,1 - 0,2; Сг 0,05-0,15; Ва 0,05-0,15; Ут 0,02-0,05; Т 3 0.05-0,3; Ге - остальное. Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна Ва, Ут и Т позволит повысить: сЪ 15-1,8 раза, д на 8-11 ф, а также уменьшить склонность к отбелу при одновременном улучшении обрабатываемости. 3 табл,инсти зсвано гунных. ний в жидкий чугун, Ввод магния илилигатур с магнием в жидкий чугун сопровождается образованием пироэффекта, значительного выделения дыма, ухудшением условий труда. Этот процесс является плохо контролируемым и рвзультаты являются нестабильнымй. При этом чугун кристаллизуется по стабильной системе, с отбелом, так как магний является сильным карбидообразующим элементом. Чугуны имеют плохую обрабатываемость и для ее улучшения требуется термическая обработка, которая увеличивает цикл производства отливок иэ высокопрочного чугуна. Такие чугуны невозможно использовать для тонкостенных отливок из яысЬкопрочного чугуна без использования термической обработки,Известен чугун, содержащий, мас.,4: углерод 1,5-2,7; кремний 1,0-1,7; марганец 0,1 - 0,7; медь 0,01-0,1; алюминий 0,02-0,2; кальций 0,01 - 0,05; редкоземельные металкием. Высокопрочн ют недостатки: дл ые чугуны с мя их получени ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРЬЬ 844637, кл, С 22 С 37/10, 1977.Авторское свидетельство СССРЬ 850722, кл. С 22 С 37/10, 1981,(57) Изобретение Может быть испольпри производстве тонкостенных чу Изобретение относится к литейному производству, а именно к производству тонкостенных. отливок. например ниппелей отопительных радиаторов.К чугунам для таких отливок предъявля-: ются повышенные требования по прочночти, пластичности, а также обрабатываемости. Повышенные требования к обрабатываемости отливок обуславливают тем, что их обработку осуществляют на станках-автоматах при больших скоростях резания.Известны чугуны с пониженным содержанием углерода и кремния, которые в литейных формах затвердевают белыми. Отливки выбивают из форм и подвергают .термической обработке (графитизирующему отжигу) для улучшения из обрабатывае мости и повышения пластичности,Известны высокопрочные чугуны смагагнием имея вводят маг 1749292 А 1лы 0.01-0,1; хром 0,05-0;15; железо остальное.Основными недостатками известногочугуна являются высокая твердость, большая склонность к отбелу, низкая пластичность, неудовлетворительная обрабатываемость в литом состоянии при изготовлениитонкостенных отливок. Этот чугун обладаетплохими литейными свойствами: низкойжидкотекучестью, высокой температуройплавления, склонностью к значительным остаточным напряжениям, Указанные недостатки обусловлены пониженным содержанием углерода, кремния и повышенным содержанием марганца (до 0,7 мас.). Наличие магния приводит к образованиюсвободного цементита в отливках, ухудшению обрабатываемости чугуна, требует длительного отжига отливок, что увеличиваетцикл их производства.Цель изобретения - уменьшение склонности чугуна к отбелу, повцшейие пределапрочностипри растяжении и пластичности,а также улучшение обрабатываемости засчет снижения твердости.Указанная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, кальций, алюминий. медь, РЗМ,железо, дополнительно содержит барий, ит-.трий, титан при следующем соотношениикомпонентов, мас.%: углерод 3.5-4.0; кремний 3,0-3,4; марганец 0,1-0,35; медь 0,10,2; алюминий 0,1-0,25; кальций 0,1-0,2;редкоземельнце металлы 0,1-0,2; хром0,05-0,15; барий 0,05-0,15: иттрий 0,020,05; титан 0,05-0,3; железо остальное,Пределы содержания углерода определены исходя из необходимости получениявысоких литейных свойств чугуна, сниженияего твердости, улучшения обрэбатываемо сти в яитом состоянии. Содержание кремния в чугуне (3,0-3,4 мас. ) выбирают такжес целью получения хороших литейныхсвойств, уменьшения количества брака отливок, получения ферритной или ферритоперлитной структуры в литом состоянии.Марганец в чугун поступает из шихтовых материалов, Указанные пределы марганца выбирают с учетом получениятонкостенных отливок беэ структурно-свободных карбидов, увеличивающих твердость и снижающих обрабэтываемостьчугуна.Содержание" меди (0,1-0,2 мас. ) опре(еляют исходя из того, что медь являетсяграФитообразующйц элементом при первичной кристаллизации чугуна и устраненияобразования структурно-свободного цементитэ. снижающего обрабатываемостьотлйвок, 50 луБлагодаря присутствию бария, кальция, алюминия сплав имеет чисто ферритнуюструктуру без термической обработки в тонкостенных отливках с небольшой массой,55 В небольших количествах (до 0,5 мас,)титан является графитообразующим элементом, раскисляет чугун. Добавка титана вчугуне способствует измельчению зерна, повышению механичегких свойств, Верх 5 1015203040 Алюминий выбирают в пределах 0,1-0,2 мас, как раскисляющий, противоотбеливающий, сильный графитообразующий, спо- собствующий выделению феррита, элемент. Алюминий снижает твердость чугуна, улучшает его обрабатываемость. Содержание алюминия более 0.25 мас,о нежелательно, так как в этом случае возможно образование неблагоприятной формы графита и снижение пластических свойств чугуна.Редкоземельные элементы выбирают сцелью получения определенной формы графита в чугуне (хлопьевидной или шаровид-ной), обеспечивающей повышенные.механические свойства чугуна. СодержаниеРЗМ в чугуне в пределах 0,1-0,2 мас.,4 вцбрано с учетом содержания кальция, иттрия. Наличие редкоземельных металлов (РЗМ) вчугуне в указанных пределах способствуетпроцессу графитизации сплава в процессекристаллизации, Графитизирующий эффект начинает заметно проявляться при содержании РЗМ в чугуне свыше 0,05 мас,6, а при повышенном содержании (более 0.2 мас,%)значительно возрастает склонность чугуна котбелу. Верхний предел ограничиваетсятакже в связи с возрастанием стоимостичугуна. Кальций в чугуне необходим для десульфурации серы й нейтрализации вредноговлияния алюминия на образование шаро- .видного графита. При содержании кальцияв чугуне (более 0,3 мас. он способствует .ухудшению Формы графита и образованиюбольшого количества алака.Иттрий способствует получению хлопьевидной или шаровидной формы графита, обеспечивает повышенные механические свойства. Повышение верхнего предела содержания иттрия неэкономично в связи с сравнительно высокой его стоимостью,Барий до определенного предела 0,15 мэс. является сильным графитообразующим элементом, способствует образованиюшаровидного графита, повышает пластическив свойства. улучшает его обрабатываемость. Верхний предел установлен исходя из того, что при дальнейшем увеличении бария возрастаетсклонность чугуна к отбений предел 0.3 мас,% титана устанавливаютс учетом его влияния на форму графита.П р и м е р. Выплавляют чугуны предлагаемых составов и известного в тигельнойиндукционной печи емкостью 60 кг. Выплавку чугунов осуществляют на шихте, состоящей из чушковых литейных чугуйов истального лома. Жидкий чугун перегреваютдо 1480-1500 С, выдерживают в течение10-15 мин и выпускают в раэливочный 10ковш, на дно которогопомещают модифика-:тор - силикомишметалл, содержащий в сво-ем составе, %: РЗМ 30(16,8% Се; 5,6% Ус;2,5% 3 а; 2,9% Йб; 1.5% Рг); 9 50; Ре 8; Са 5;А - остальное, Иттрий Содержйтся в силикомишметалле в количестве 5,6 мас,% и соответственно вводйтся совместйо с ним. Вковш гэкже вводят добавки силикокальция(содержание Са 30%), титана, сйликобария,с содержанием бария 31 мас,%. Чугун заливают в сырые песчаные формы для получе-ния ниппелей радиаторов с толщинойстенкй 5 мм й весом 200 г,Чугуном заливают клиновые пробы. изкоторых. изготавливаЮт образцы для механических испытаний.В табл. 1 и 2 приведены составы и меха-нические свойства известного и предлагае-"мого чугунов.Из табл. 2 вйдно, что предлагаемый чугун имеет зйачительно выше прочностные ипластические свойства по сравнению с из-вестным в литом состоянии. Из предлагаемОго чугуна: изготовляют ниппеляотопительных радиаторови определяют их 35. твердость влитом состоянии без термиче-.ской обработки.Результаты испытаний приведены втабл; 3.Как видно из табл. 3, твердость предлэгаемого чугуна в 2 раза ниже. чем известного. чго обуславливается соответствующимиструктурами чугунов (табл. 2). Указанные .твердости и структура чугунов обеспечивают хорошую обрэбатывэемость (тэбл. 2) 45ниппелей радиаторов.Использование предлагаемого чугунадля тонкостенных отливок. к которымФормула изобретения Чугун. содержащий угЛерод, кремний, марганец, медь, алюминий; кальций. хром, редкоземельныеэлементьг и железо, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения склонности чугуна к отбелу, повышения предела прочности при растяжении и пластичности, а также улучшения обрабатываемости за счет снижения твердости. он дополнительно содержит барий, иттрий, титан при следующем соотношении компонентов, мэс.%:Углерод . 3,5-4,0. Кремний 3,0-3,4Марганец 0,1-0,35 Медь 0,1-0,2 Алюминий 0,1-0,25 Кальций 0.1-0,30РедкоземельныеэлементыХромБарийИттрийТитанЖелезо 0,1-0,20,05-0,150,05-0,150,02-0,050,05-0,3Остальное предъявляются повышенные требования по прочностным, йластическим свойствам и хорошей обрабатываемости, позволяет получить значительный экономический эффект, Экономический эффект обеспечивают за счет- уменьшения брака отливок в связи с более высокими литейными свойствами предлагаемого чугуна, уменьшения трудоемкости финишной обработки отливок, устранения трудозатрат на термическую обработку, сокращения расходов энергоресурсов на 1 т годных отливок, обеспечения более стабильной технологии и устранения вспышек брака иэ-за попадания в шихту примесей, например"хрома более 0,07 мас.%, сокращения цикла производства.Замена известного чугуна на предлагаемый особенно актуальйа из-за массового характера йроизводства деталей санитарно-технического оборудования, в частности ниппелей отопительных радиаторов.1749292 Таблица 3 Тве ость НВ, Н/м Номе плавки Чгн Составитель Ф.ГречишкинТехред М,Моргентал Корректор Э,Лончакова Редактор Н.Гунько Заказ 2567 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул;Гагарина, 101 Известный Предлагаемый 2 3