Чугун

 

ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, магний, кальций. редкоземельные элементы, хром, барий и железо, отличающийся тем, что, с целью полного устранения отбела, повышения прочности и пластичности , а также получения ферритной структуры, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: 3,3-3,7 Углерод 3,2-5,0 Кремний 0,1-0,5 Марганец 0,04-0,08 Магний 0,01-0,10 Кальций Редкоз емельные 0,03-0,06 элементы О,10-0,25 Хром О,13-0,20 Барий Остальное Железо (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

08125 А (19) (11) 1(51) С 22 С 37/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н aBTOal34ONhf СОИЦВТВЪСтВу

Р с

Оа

° ° (21) 3627263/22-02 (22) 28.07.83 (46) 15.08.84. Бюл. Р 30 (72) Е.A.Òêà÷åíêo, И.И.Азаров, И. В.Павленко, М.Н.Беркун, Ю.A.ШУЛьте и Н.М.Мирошниченко (71) Запорожский ордена Знак Почета машиностроительный институт им. В.Я.Чубаря (53) 669.15-196(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 885323, кл. С 22 С 37/04, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 724593, кл. С 22 С 37/00, 1980. (54)(57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, магний, кальций, редкоземельные элементы, хром, бариЯ и железо, отличающийся тем, что, с целью полного устранения отбсла, повышения прочности и пластичности, а также получения ферритной структуры, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.Ъ:

Углерод 3, 3-3i 7

Кремний 3,2-5 0

Марганец О, 1-0,5

Магний 0,04-0,08

Кальций 0,01-0, 10

Редко з емельные элементы 0,03-0,06

Хром О, 10-0, 25

Барий О, 13-0, 20

Железо Остальное Е

1108125

Изобретение относится к металлургии, в частности к получению специальных чугунов с шаровидным графитом для изготовления тонкостенных отливок литьем в кокиль без термической обработки и может быть использовано э машиностроении.

Известен чугун (1 ) следующего химического состава, мас.Ъ:

Углерод 2,5-4,0

Кремний 3,2-4,5

Марганец 0,2-0,5

Хром 0,3-0,5

Медь 0,2-0,4

Магний 0,04-0,08

Редкоземельные 15 элементы 0 03-О,О6

Железо Остальное

Однако данный чугун не обеспечивает получения качественных кокиль ных отливок без отбела с высокими физико-механическими свойствами.

При литье в кокиль такого чугуна образуется перлито-ферритная структура, содержащая до 2ОЪ цементита и граФит шаровидной формы.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является чугун следующего химического состава, мас,Ъ:

Углерод 1,7-3,5

Кремний О, 5-2,5

Марганец 31-42

Магний 0,015-0ñ09

Кальций 0,01-0, 12

Редкоземельные элементы 0,001-0,15 35

Хром а, 1-3,0

Барий 0,0001-0,12

Железо Остальное

При изготовлении кокильных отливок из такого чугуна имеет место по- 40 вышенная склонность чугуна к кристаллизации в соответствии с метастабильной диаграммой состояния железоуглеродистых сплавов, При сумме углерода и кремния менее 6,5Ъ и наличии высо- д5 ких концентраций марганца в отливках наблюдается сквозной отбел. Отливки из чугуна с шаровидным графитом, которые в литом состоянии имеют цементит, необходимо подвергать дополнительно высокотемпературному графтизирующему отжигу для улучшения прочностных, пластических свойств и обрабатываемости.

Недостатками известного чугуна являются высокая степень отбеливаемости и плохая обрабатываемость резанием, а также высокое содержание де фицитного марганца.

Цель изобретения — полное устранение отбела, повышение прочности и 60 пластичности, а также получение ферритной структуры.

Поставленная цель достигается тем, что чугун содержит углерод, кремний, марганец, магний, кальций, редкоэемельные элементы, хром, барий и железо в следующем соотношении, мас.Ъ:

Углерод 3,3-3,7

Кремний 3,2-5,0

Марганец 0,1-0,5

Магний 0,04-0,08

Кальций 0,01-0,10

Редкоземельные элементы 0,03-0,06

Хром 0,10-0,25

Барий 0i13-О,20

Железо Остальное

Содержание углерода повышено с целью предупреждения образования отбела, повышения механических свойств и улучшения литейных свойств.

Наиболее эффективным методом увеличения графтизируемости чугунов является повышение содержания в них кремния. Кремний, снижая растворимость углерода в чугуне, способствует размелъчению графитовых включений, а также повышает стабильность структуры переводя ее из многофаэной в однофазную ферритную структуру. Кроме

sTox ою кремний упрочняет феррит

Таким образом, повышенное содержание суммы углерода и кремний,(выше

6,5Ъ} обеспечивает получение плотных качественных кокильных отливок.

Марганец, являясь карбидообразующим элементом, оказывает большое влияние на структуру и свойства чугуна с шаровидным графитом. С целью сохранения высокой пластичности ферритных чугунов с шаровидным графитом содержание марганца не должно превышать

0,6Ъ. В противном случае в структуре образуются карбиды и перлит. На термодинамическую активность бария сильно влияет марганец, До 0,5Ъ марганца в чугуне барий способствует ферритизации матрицы, а при 0,6Ъ и более стабилизирует перлит.

Магний содержится в пределах, необходимых для обессеривания и глобуляризации графита.

Кальций содержится в пределах, необходимых для десульфурации и раскисления чугуна.

Обработка чугуна редкоземельными металлами (РЗМ) устраняет грубоцластинчатую форму графита, обеспечивает получение правильной шаровидной формы графита и позволяет подавить вредное врияние элементов-деглобуляриэаторов, а также существенно повысить прочностные и пластические свойства чугуна в литом состоянии.

Хром в количестве О, 1-0,3Ъ наиболее благоприятно улучшает структуру чугуна и исключает появление отбела в тонкостенных отливках. При содержании хрома более О,ЗЪ возможно образование карбидов.

Введение в чугун бария позволяет полностью устранить образование в микроструктуре структурно-свободного

1108125

Химический состав, вес.%

Чугун

РЗМ Cr

Ng Ca

Мп

Предлаг аемый

0,04

О 01 0,03 0,10

3,2

3,3

О, 10

0,35

0,056 0,06 0,045 0,17

4,0

3,5

О, 10 0,06 0,25

0,08

0,50

5 0

3,7

Прототип

0,048 0,57 0,052 3,0

31,0

3,1

Продолжение таблицы

Структура

Глубина отбела, мм

Механические свойства

Чугун

П., Ф., % %

Ва ав

МПа

Предлага емый

0 600 . 12 0

О 670 8,2

О 750 5,1

25 290 О

100

0i 13

0,16

100

0,20

0,061 60 С„2,0

Прототип

П р и м е ч а н и е . Содержание железа во всех примерах до 100%.

ВНИИПИ Заказ 5841/19 Тираж 603 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул.Проектная, 4 цементита и получить однородную ферритную металлическую матрицу с высокой степенью днсперсности, что способствует повышению прочности и пластичности, Барий в составе чугуна с 0,13% ин- 5 тенсивно повышает графитиэирующее воздействие на первичную кристаллизацию графита, и до содержания бария 0,2% чугун не проявляет склонности к отбелу, 10

Пример . Выплавку чугуна производят в индукционных печах с основной или кислой футеровкой емкостью

60-120 кг. Для выплавки чугуна используют литейные и предельные чугуны, стальной лом, ферросплавы и лигатуры, содержащие кремний, магний, кальций, РЗМ, барий. Расплавленным чугуном с температурой 1400-1450 С заливают в кокиль клиновые технологические пробы согласно ГОСТ 7293-79. Из проб изготавливают шлифы для металлографнческого анализа чугуна согласно

ГОСТ 3443-77.

Химический состав, результаты металлографнческнх исследований и глубина отбела, прочность и пластичность предлагаемого чугуна и прототипа приведены в таблице.

Как видно иэ таблицы, предлагаемый чугун имеет полностью ферритную металлическую основу без отбела. Термическая обработка не требуется.

Использование предлагаемого изобретения позволит значительно увеличить срок службы кокильных отливок из ферритного чугуна с шаровидным графитом, повысить производительность труда и улучшить санитарно-гигиенические условия труда в литейном цехе.

Ожидаемый экономический эффект от использования предлагаемого чугуна составит более 200 тыс. руб.