Чугун

 

ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, сурьму, хром, молибден , бор, серу и железо, о т л ичающийся тем, что, с целью уменьшения склонности к объемной усадке и отбелу, он дополнительно содержит никель и медь при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод 3,2-3,4 Кремний 1,6-3,0 Марганец 0,005-0,04 Сурьма 0,05-0,14 Молибден 0,1-0,4 Бор 0,08-0,18 Сера 0,08-0,1 Хром 0,1-0,4 Никель 0,1-0,5 Медь 0,4-1,0 (Л Железо Остальное

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ИЧМ И«

РЕСПУБЛИН

ИФ 01)

А

4(51) С 22 С 37/08 описания изаБРЕТЕНил -

Н ABTQPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ю ООУДАРОТВЕНН1 1й HOM CCCP

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (54) (57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, сурьму, хром, мо(21) 3634852/22-02 (22) 17.08.83 (46) 23.01.85. Бюл, Ф 3 (72). А. Г. Слуцкий, Л. Л. Счисленок, Е. И. Шитов и 10. П. Шаповалов (71) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (53) 669.15-196(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 956595, кл. С 22 С 37/10, 1982.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Ф 3552121/22-02, кл. С 22 С 37/10, 19„04.83. либден, бор, серу и железо, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью уменьшения склонности к объемной усадке и отбелу, он дополнительно содержит никель и медь при следующем соотношении компонентов, мас.й:

Углерод 3,2-3,4

Кремний . I 6-3,0

Марганец 0,005-0,04

Сурьма 0,05-0,14

Молибден 0,1-0,4

Бор 0,08-0,18

Сера 0,08-0,1

Хром 0,1-0,4

Никель 0,1-0,5

Медь 0,4-I 0

Железо Остальное

1. 11357

Изобретение относится к металлур- гии, в частности к разработке составов чугуна для отливки корпусных деталей, работающих в условиях повышенных давлений. S

Известен чугун И, содержащий мас.%:

Углерод 2,0-2,6

Кремний 3,2-4,4

Марганец 0,5-1,0

I0

Сурьма 0,01-0,08

Алюминий 0,01-0,10

Железо Остальное

Чугун склонен к отбелу и имеет большую объемную усадку. 15

Наиболее близким к предлагаемому составу по технической сущности и достигаемому результату является чугун (2J следующего химического состава мас.X: 20

Углерод 3,2-3,4

Кремний 1,6-3,0

Марганец 0,$05-0,04

Сурьма 0,05-0,14

Хром 0,5-3,0 25

Молибден, 0,1-0,4

Бор 0,08-0,18

Сера 0,08-0,10

Железо Остальное

Известный чугун обладает удовлет- ЗО ворительными механическими свойства- ми, однако он имеет большую склонность к отбелу и усадочныи явлениям, что значительно сужает возможность применения сплава ввиду его низкой гер- 35 метичности, Цель изобретения — уменьшение склонности к объемной усадке и отбелу.

Для до -TKKBHHH указанной цели чугун, содержащий углерод, кремний, 40 марганец, сурьму, хром молибден, бор, серу н железо, дополнительно содержит никель и медь при следующеи соотноше4 нии компонентов мас.%:

Углерод 3,2-3,4 45

Кремний ..1,6-3 0

М=рганец 0,005-0,04

Сурьма 0,05-0,14

Молибден 0,1-0,4

Бор 0,08-0,18 S0

Сера 0,08-0,1

Никель 0,1-0,5

ХРОМ Ор1-Ор4

Медь 0,4-1,0

Железо Остальное 55 .добавки никеля и меди при введении в состав чугуна оказывают существ венное влияние на процесс кристаллизации сплава. Измельчая дендриты пзр вичного аустенита и повьппая дисперсность эвтектических зерен в период кристаллизации термических узлов от-, ливки затвердевает наружная поверхность и за счет подпитки жидкого металла и измельчения первичной структуры усадочные явления носят равномерно распределенный по объему характер. Никель и медь являются элементами, способствующими кристаллизации высокоуглеродистых сплавов по стабильной диаграмме с образованием графитной эвтектики. Графит эвтектики при кристаллизации сплава и при выделении его из аустенита в период охлаждения отливки заполняет усадочные поры и делает структуру более плотной.

В таблице представлены химические составы исследуемых чугунов и их свсйства.

Уменьшение концентрации меди и никеля ниже нижнего предела (Ni = 0,08;

Cu = 0,4) уменьшает графитизнрующее действие прнсадок, что повьппает склонность чугуна к отбелу и величину усадки . Увеличение меди более 1,0Х и никеля более 0„5% не оказывает сущест- . венного влияния на улучшение свойств и экономически нецелесообразно. Некоторое повышение объеиной.усадки и величины отбела связано с увеличением размеров первичной структуры.

Пределы содержания компонентов установлены исходя из благоприятного сочетания структуры и свойств чугуна.

Нижний предел по содержанию углерода

3,2% и кремний 1 6% ограничен.получением структуры без метастабильной эвтектики. Верхний (углерод 3,4% и кремний 3,0) — способствует полу-.ению перлитной структуры с включениями феррита не более 3%. Нижний предел по содержанию марганца 0,0057, сурьиы

0,05%, иолибдена 0,17, бора 0,08% и серы 0,087 обеспечивает получение сглаза с высокими механическими свойствами при минимальной степени легирования чугуна. Увеличение марганца более 0,004 приводит к появлению феррита в структуре, что отрицательно сказывается на свойствах чугуна. По-. вьппение содержания сурьмы молибдена бора и серы ньппе О,!47, 0,4%, О,IBX и 0,1% соответственно вызывает появле. ние ледебурита в структуре и повышает склонность сплава к усадсчныи явлениям. Содержание 0,1% никеля и 0,57.

113579

3 3

Средний

Известный

0,1

1,6 0,005 0,5

Нижний

3,2

Предлагаемый

Средний 3,3

Верхний 3,4

Киже нижнего 3,2

0,14 0,4

3,0 0,04

Выше верх- 3 4 него

Продолжение таблицы

Известный

0,13 0,09 l 7

3,0

2,9

0,08 0,08 .091 0,08 0,4 1,8

Предлагаемый

1,9

0,13 0,09 0,25 0,390 0,70 1,6

1,2

),О 1,2

0,i8 0,1 . 0,04 0,5

0,08 0,08 0,1 0,07 0 30 2,2, 29 1

1,20

0,18 0,1 094 0,55 1 2 1 30

ВНИИПИ Заказ 10249/18 T m aa 582 Повписное

Енлнел ШШ Нетент ., г. Унгорол, ул.Проентнел,4 меди определяет минимальное количество данных элементов, которое сущест-, венно уменьшает образование усадочных дефектов в материале. Повышение конструкции никеля и меди выше 0,5 и

1,0% не дает значительного эффекта и экономически не целесообразно. Оптимальный состав сплава содержит, Х: углерод 3,3; кремний 2,3Х; марганец

0,022 ; сурьма 0,09%; молибден 0,25 ;!О бор 0,13Х; сера 0,09 ; хром 0,25Х; никель 0,3%; медь,0,75%, Пример. Для изучения структуры и свойств чугуйа предлагаемого состава были выплавлены сплавы с раз-f5 личным содержание компонентов, химические составы которых представлены в таблице. Для сравнительных испытаний используют чугун известного химического состава со средним уровнем 20 содержания ингредиентов. Еак видно

1 4 из таблицы, дополнительный ввод в состав чугуна никеля и меди уменьша ет склонность сплава к отбелу и объемной усадке.

Технология получения высокоуглеро дистого сплава железа предлагаемого состава заключается в расплавлении металлизованных окатышей, ввода в расплав ферросплавов кремния (45Х 8 ); молибдена (45 Мо)р бора (15% В), кристаллической сурьмы, электролитических никеля и меди. Сурьма, никель и медь вводится в ковш заливкой литейных форм.

Расчет шихты осуществляют с учетом. усвоения кремния, сурьмы никеля и меди на уровне 85-95, молибдена и бора на уровне 75-85Х.

Экономический эффект от внедрения составит 25 тыс. руб.

2,3 0,022 0,09 1,7

2,3 0,022 0,09 0,25

1,6 0,005 0,05 0.,1

ЗэО 0>04 Оу14 Оу4