Чугун
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении кокилей и пресс-форм литья под давлением. Цель изобретения - повышение термостойкости, жаростойкости и стабилизация твердости в отливках с толщиной стенки 2060 мм. Указанная цель достигается тем, что чугун предложенного состава , содержащий углерод, кремний, марганец , алюминий, титан, хром, никель, медь, барий и железо, дополнительно содержит редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 2,8-3,5; кремний 1,52 ,8; марганец 0,4-1,0; алюминий 0,21 ,2; титан 0,05-0,2; хром 0,1-1,0; с никель 0,08-0,3; медь 0,1-0,5; барий 0,05-0,12; редкоземельные металлы (Л цериевой группы 0,05-0,12 и железоостальное . 2 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕ(НИХ
РЕСПУБЛИК
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3765014/22-02 (22) 13.07.84 (46) 07.12.86. Бюл. Ф 45 (71) Белорусский ордена Трудового
Красного Знамени политехнический институт (72) Е.И. Шитов, Г.П. Усенко, В.Ф. Соболев, Л.Л. Счисленок, С.К. Лившиц, Г.Т. Евдокименко и P.È. Юхневич (53) 669-15-196 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
N- 981432, кл. С 22 С 37/10, 1981.
Авторское свидетельство СССР
Ф 1035085, кл. С 2 С 37/10, 1983. (54) ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при
„„SU„,, 1275059 А1 (51.)4 С 22 С 37/10 изготовлении кокилей и пресс-форм литья под давлением. Цель изобретения — повышение термостойкости, жаростойкости и стабилизация твердости в отливках с толщиной стенки 2060 мм. Указанная цель достигается тем, что чугун предложенного состава, содержащий углерод, кремний, марганец, алюминий, титан, хром, никель, медь, барий и железо, дополнительно содержит редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, мас.7: углерод 2,8-3,5; кремний 1,52,8; марганец 0,4-1,0; алюминий 0,21,2; титан 0,05-0,2; хром 0,1-1,0; никель 0,08-0,3; медь 0,1-0,5; барий
0,05-0,12; редкоземельные металлы цериевой группы 0,05-0,12 и железоостальное 2 табл
1275059
Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для изготовления кокилей и пресс-форм литья под давлением.
Цель изобретения — повышение тер- 5 мостойкости, жаростойкости и стабилизация твердости в отливках с толщиной стенки 20-60 мм.
Чугун предлагаемого состава отличается от известного повьппенным содержанием алюминия и бария и вводом в состав РЗМ. Основным легирующим элементом является алюминий. Легируя металлическую основу, он образует прочную оксидную пленку на поверхности сплава, при этом термостойкость и жаростойкость существенно повышаются. Однако алюминий еше более активно взаимодействует с кислородом, находясь в расплаве чугуна. Окисные пленки, которые образуются в процессе ввода алюминия в жидкий металл, выдержки его перед заливкой формы, могут значительно снизить механические и эксплуатационные свойства материала и, в первую очередь, термостойкость. Для сохранения положительного влияния алюминия на структуру и свойства чугуна и одновременно повышения стабильности структуры и сниже- ЗО о ния склонности к отбелу в технологию получения отливки вводится процесс двойного модифицирования. Модифицирование силикобарием производится одновременно с вводом в ра.сплав алюми- 3 ния. Модифицирование необходимо для максимальной степени снижения в жидком чугуне кислорода и удаления в шлак окислов бария и алюминия. Так как в чугуне предлагаемого состава 4Î находится повышенная концентрация алюминия, то и оптимальная добавка бария должна иметь большую величину.
Дпя повьппения комплекса свойств добавлены элементы, повышающие дис- 45 персность первичной структуры. Наибольший эффект в чугуне, содержащем алюминий и барий, достигают вводом
РЗМ состава, мас.7.: сумма РЗМ 30 (Ge 50; Id 20> M 15; Рг 10; А1 — 5О до 7; Si 44-50%; С 0,01-0,06; железоостальное.
Ввод в состав чугуна редкоземельных металлов(РЗМ) цериевой группы 55 повышает термостойкость за счет измельчения первичной структуры; материала, измельчения включений графита и его равномерного распределения в металлической основе чугуна.
Пример.Выплавляют чугун, содержащий основные компоненты на разных уровнях, а также известный сплав со средним соотношением ингредиентов.
Испытания образцов на термостойкость о проводят в режиме: нагрев до 500 С в расплаве свинца в течение 40 с и охлаждение в воде. Термостойкость оценивают по количеству циклов до появления первой трещины.
Технология плавки чугуна состоит из расплавления литейного чугуна, расплавов кремния (75 мас.7 Si), марганца (75 мас.7. Mn),хрома (45 мас.%
Gr), ввода в расплав технического алюминия (99 мас.7. Al), электролитических никеля (98 мас.X Ili) меди
1 (99 мас.7. Cu) и модифицирования перед разливкой ферросиликобарием (10 мас.X Ва) и РЗМ цериевой группы.
Состав сплавов и их свойства приведены в табл. 1 и 2.
Пределы содержания компонентов устанавливают, исходя из получения благоприятного сочетания свойств и структуры сплава.
Нижний предел по содержанию углерода 2,8 мас., кремния 1,8 мас.7., верхний предел по содержанию марганца 1,0 мас.7, хрома 1,0 мас.7 обеспечивает получение структуры с включениями эвтектического цементита не более 2,0 мас. . Верхний предел по содержанию углерода 3 5 мас.7., кремния 2,8 мас.X и алюминия 1,2 мас., нижний предел по содержанию меди
0,1 мас.%,, хрома О,1 мас.X вызван необходимостью получения перлитной основы с включениями феррита не более 3 мас,.X.
Минимальное содержание марганца
0,4 мас.X„ 0,05 мас.Х, алюминия 0,2 мас., никеля 0,08 мас.% обеспечивает повышение свойств материала при минимальной степени легирования материала. Увеличение титана более 0,2 мас.X никеля
0,3 мас.7., меди 0 5 мас.% не вызывает существенного улучшения структуры и свойств чугуна и экономически нецелесообразно.
Количество бария 0,05-0,12 мас.% и церия 0,05-0,1? мас.% выбирают экспериментально, что обеспечивает получение отливок без отбела. Оптимальный состав сплава содержит, 9 4 в отливках с толщиной стенки 20—
60 мм, он дополнительно содержит редкоземельные металлы цериевой группы при следующем соотношении компонентов, мас.7.:
127505
Углерод
Кремний
Марганец
Алюминий
Титан
Хром
Никель
Медь
Барий
Редкоземельные металлы цериевой группы 0,05-0,12
Железо Остальное
Таблица) Ъ !
Отбел, ии
Относительная
))оличество
Химический состав, иас.X
Уровень содерканияингредиен- С тов
Сплав
Ti Ba РЭМ
Cr Ni
Si каро" стойкость циклов до появления трещины
490
3,2 2,2 О ° 8 0,3 0,25 0,01 0,19 0,85 0,05 0,0)2
Известный Средний
Предлагаемый Ннкний
1,50 1
I,53 0
l,6l 0
О,) 0,05 0,05 0,05
0,25 0,12 О!OS 0,08
О ° 5 0,2 0.12 0,12
560
2,8 1,5 0,4 О,l 0,08 0,2
580
620
3,5 2,8 ),0 1,0 0,3 1,2
Верхний
Нике
l,05 3
0 0 05 О 03 0 03
2,8 1,5 0,4 O,l 0,08 0,2 никнего
Выпе верхнего
1,67 О
1,10 2
1,09 2
0,5
680
0,2 0,15 0,)5
3,5 2,8 1,0 1,0 0,3 1,2
3,2 2,2 0,7 0,$ 0,)5 0,5
3,2 2,2 0,7 0,5 О ° )5 0,5
0,12 0,08
550
0,25
Средний
0,25 0,12 — 0,08
565! °
Таблица2
НВ Твердость в отливках с толков!ой стенки (НВ)
Уровень содерка ния ингредиентов
Чугун го 40 ми 60 юе
207 205 190 190 200 190 )80 190 200 190 1&0 175 )80 95
Известный Средний
Предлагаемый
197 203 197 195 201 203 )97 197 207 201 197 190 191 203
229 223 217 215 220 217 194 )97 219 219 20) 197 203 211
24I 230 22) 223 229 225 217 2)5 221 219 2)I 209 21) 217,Никний
Средний
Верхний
Нике никнего
185 198 179 175 190 90 170 176 179 180 173 170 174 179
237 256 241 24$ 250 250 241 243 247 241 236 230 233 249
197 203 195 195 )97 197 189 191 195 197 195 189 189 190 верхнего
Средний
201 205 201 197 200 195 192 190 . 195 197 190
190 195 )97 мас.7.: .углерод 3,2; кремний 2,2; марганец 0,7; алюминий 0,51 титан
0,12; хром 0,5; никель 0,15 барий
0,08; РЗМ 0,08; медь 0,25; железо-! остальное. 5
Как следует из данных табл. 1 и 2, дополнительный ввод Р3М в состав чугуна и изменение в нем соотношения алюминия и бария обеспечивает повышение термостойкости и жаростойкости.)О
Формула изобретения
Чугун, содержащий углерод, кремНИй, МарГаНЕц, аЛЮМИНИй, етИтаи, ХРОМ, 15 никель, медь, барий и железо, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения термостойкости, жа— ростойкости и стабилизации твердости
Средний 3,2 2,2 0,7 0,5 0,15 0,5
2,8-3,5
1,5-2,8
0,4-1,0
0,2-1,2
0,05-0, 2
0,1-1,0
0,08-0,3
0,1-0,5
0,05-0,12
