Чугун

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве деталей компрессоров. Цель - повышение и стабилизации механических свойств в отливках с толщиной стенок 5-15 мм и снижение брака по несоответствию структуры. Новый чугун содержит, мас.%: C 3,55-3,65

SI 1,9-2,20

MN 0,3-0,5

CR 0,05-0,10

AL 0,008-0,012

РЗМ (цериевой группы) 0,006-0,01

S 0,03-0,05

P 0,05-0,10, CU 0,1-0,3, FE остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна меди и изменение в нем соотношения углерода при равенстве SI/C 0,52-0,62 позволили повысить НВ в 1,1-1,16 раза, σ<SB POS="POST">в</SB> в 1,2-1,24 раза, стабилизировать НВ в σ<SB POS="POST">в</SB> в отливках с толщиной стенок 5-15 мин и устранить брак отливок по несоответствию структуры. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (1)5 С 22 С 37/1 ) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4370376/31-02 (22) 22.01.88 (46) 30.1?.90. Вюн. Р 48 (71) Институт проблем литья АН УССР и Производственное объединение

"Волжскпр одмаш" (72) Ю. Т. Соколюк, В.А.Резник, Л.Ф.Жуков, В.В. Коротченко, В.Я. Петрунько и И . А. Гильманов

< (53) 669 . 15-196 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 981428, кл. С 77 С 37!1.0, 1979.

Авторское свидетельство СССР .Р 536248, кл. С 22 С 37!1 ), 1978. (54) ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при проИзобретение относится к металлургии, в частности к разработке состава чугуна для отливок деталей компрессоров.

Цель изобретения — повышение и стабилизация механических свойств в отливках с толщиной стенок 5-15 мм и снижение брака по несоответствию структуры в отливках.

Выбор граничных пределов содержания компонентов в чугуне предложенного состава обусловлен следующим.

Однородность структуры и свойств в разнотолщинных сечениях отливок достигается при содержании в металле

0,006-0,010 мас.% остаточного церия и в указанных пределах оптимально и достаточно для переохлаждения распла.ва при эвтектическом превращении и

2 изводстве деталей компрессоров. Цель— повьппение и стабилизация механических свойств в отливках с толщиной стенок

5-15 мм и снижение брака по несоответствию структуры. Новый чугун содержит, мас.%: С 3,55-3,65; Si 1,9 7 2; Мп

0,3-0,5; Cr 0,()5-0,10; Al 0,008-0,012;

РЗМ (цериевой группы) О, 006-0, 01;

S О 03-0,<)5 P 0,05-0,10; Cu () 1-0,3g

Fe остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна меди и изменение в нем соотношения углерода при равенстве

Si/C 0,52-0,62 позволили повысить НВ в 1, 1-1, 16 раза, G() в 1,2-1,24 раза, стабилизировать НВ и g> в отливках с толщиной стенок 5-15 мнн и устранить брак отливок по несоответствию структуры. 1 з.п. ф-лы, 2 табл. стабилизации структуры. Окислы и сульфиды церия не вь(целяются по границам зерен, а служат зародьппами при кристаллизации расплава, что увеличивает дисперсность перлита и способствует росту прочностных характеристик и обрабатываемости. При содержании ос таточного церия менее 0,006 мас ° % эффект стабилизации структуры и свойств в разнотолщинных сечениях отливок практически исчезает, а в тонких сечениях наблюдается отбел до 0,00? м.

При увеличении остаточного церия бо-. лее О, )10 мас.% заметно увеличивается количество меррита в структуре матрицы и ухудшается однородность свойств и обрабатываемость. введь в концентрациях менее

О, 10 мас.% на дисперсность перлита не

161 7 ) 34 о казывает влияния. В интервале содер)кания 0,10- ),30 мас., меди в чугуне предложенного состава повышается дис" церсность перлита при соответствующем ( увеличении прочности и перлитизации трицы. В более высоких концентрациях медь, незначительно увеличивая

1 прочность, способствует выделению меж дендритного графита и цементита.

Алюминий в концентрациях ), )080,012 мас. снижает предусацочное расширение, склонность к отбелу и к об разованию усадочных пустот. При мень ших концентрациях алюминия снижается 15 ( графитизация чугуна, при больших ухудшается однородность микроструктуры в разнотолщинных сечениях отливок.

Установлено, что при углеродном 20 ; эквиваленте 4,2 ) — 4,30 мас., опти( мальное содержание углерода должно

,составлять 3,55 — 3,65 мас.%, при этом, полностью устраняется отбел в сеченн ях 0,008-0, )1,) и и достигаются проч- 25 ностные характеристики. марок СЧ18

I и СЧ20. При уменьшении содержания уг, лерода менее 3,55 мас. наблюдается отбел 0,0 )05-0,001 м, прч увеличении содержания углерода более 3,65 мас.% 30 снюкаются прочностные характеристики металла до уровня марок СЧ10, СЧ15.

Максимальная прочность металла в отливках и отсутствие отбела достигаются при содержании кремния 1,90—

2,20 мас.% и соотношении Si/С от

0,50 до ),60. При содержании кремния ниже 1,90 мас. на кромках отливок наблюдается отбел, превышение содержа-„0 ния 2,20 мас. вызывает ферритизацию матрицы, так как снижаются однородность структуры и своиств в разностенных сечениях.

Содержание марганца ограничено ин- 5 тервалом 0,3 .) - ),5 ) мас. . При мень" шем содержании марганца в структуре матрицы увеличивается количество Аеррита, при большем, чем ),50 мас, . укрупняется перлит. 50

Установлено, что содержание серы в чугуне предложенного состава должна находиться в интервале ), )3- ), .)5 мас. .

При большем содержании серы в структуре отливок появляется межпенприт-. ный графит, достижение содержания серы ниже 0,03 мас. связано с увеличением остаточного содержания церия, а это ферритизирует матрицу и ухудшает однородность свойств и обрабатываемость.

Содержание АосАора и хрома — примесных элементов — находится в обычных пределах и влияния на качество литых изделий не оказывает.

Пример. Чугун с пластинчатым графитом состава, мас. .: С 3,50-3,70;

Si 1,80-2,4<); Мп <),20-0,60, Си 0,050,40; Се О,O )5-0,012р А1 0,005-0,<)15;

Cr 0,05-0,13;у S 0,()2-0,06; P 0,040,10, выплавляли в индукционных печах ИЧТ-1 )H2 для заливки безопочных форм на автоматических линиях Дисаматик. Из печи расплав чугуна сливали в разогретый до 11 ) )К раздаточный ковш вместимостью 70 ) кг и вводили под струю ),015-I), 02:) мас. цериевого мишметалла МЦ-40 и ), 05-0, 1О мас., алюминия. Содержание кремния в заявленных пределах достигали вводом в расплав Аерросилиция ФС 75 или ФС Ба.

Для гомогенизации и перемешивания расплава производили продувку воздухом через пористые элементы днища ковша.

Металл передавали в заливочный пролет и переливали в заливочные ковши вместимостью 150 кг. Производили заливку деталей компрессоров бытовых холодильников массой до 1,0 кг с толщиной обрабатываемых стенок 5-15 мм. Параллельно с отлиьками заливали заготовки

4 30 мм для изготовления стандартных образцов для проведения механических испытаний. После выбивки из стенок огливок были вырезаны образцы для металлографических исследований, механических испытаний на образцах 6 5 мм, оп; ределения твердости и химического состава металла s оoт л ив кKа х, а также определения содержания остаточного церия.

МеталлограАические исследования проводили методом сравнительной оценки с эталонами ГОСТа 3443-87.

Был выплавлен и обработан цериевым мишметаллом чугун с пластинчатым графитом по прототипу, в аналогичных условиях залиты отливки и стандартные образцы для испытаний.

Результаты исследований приведены втабл. 1и 2, Как следует из табл. 1 и 2, дополнительный ввод в состав предложенного чугуна меди и повышение в нем содержания углерода при соотношении Si/Ñ

0,52-0,62 позволили повысить НВ в 1,11,16 раза; Яб в 1,2-1,. !4 раза, 7034 ), 006- ), 01 )

0,1)3-0, .)5 ), 05-0, 1:) ), 1 )-0,3()

Остальное

Та банна!

Рееулвтаты сравнителвнмх иснытавий.составов чугуна

Состав

3,28 2,95 0,43 )e11 0,036 1,082

0!055 Оэ!50 0!052 4!26

0990 невест!а!й

Предлоненный

2

4

5 ), )50

03:)4!)

0,О30

О,ОЗЗ

0,045

О,:)50

О, )71

О, 1ОО !

)! 087

О, )76

O,1Î

О,28

0,16 о,зо

0,25

O,Î1Î

О, ОО8

О, 006

0,007

О, 0о6

О, 008

0,011

0,012

O,ОО9

0 012

4,26

4,27

4,29

4,30

4,28

О,ЗО !),07

0,45 :),09

0,31 0,05

О, 36:), !)8 ),59 О, 1 ) 3,55 2,20

3;62 1,95

3.65 . 1!9J

3,59 2, 13

3,60 2,04

0,62

0,54

0 52

0,59

0957

Таблнца2

Результаты сравнительных испытаяий составов чугуяа

Твердость металла, НВ, в сечениях отливки, мм

Временный предел сопротивления при растяжении (G+), Nta, в сечениях отливки

Отбел, мм, в сечениях отливки толщиной, мм

Состав

5 10 15 5 1 ) 15 5 10 15

Известный

Предложенный

2

4

Нет . Нет

Нет

19 7 169 143 164 156

Нет

То же

Нет

То же

Нет

То же

217 217

229 217

217 207

279 217

279 217

207

7.17

207

217

217

19!)

193

189

203

«Й

198 196

704 196

198 193

209 2)3

7.16 208 о !! !!!!

I! !!!! !! !!

5 161 стабилизировать НВ и (8 в отливках с толщиной стенки 5-15 мм. и устранить брак отливок по несоответствию структуры.

Формула и з обр ет ения

Чугун для изготовления тонкостенных комнрессорных отливок в безопоч- 10 ных формах содержащий углерод, кремний, марганец, хром, алюминий, редкоземельные элементы, серу, фосфор и железо, о т л и ч а ю щ и Й с я тем, что, с целью повышения и стабилизации механических свойств в отливках с толщиной стенок 5-15 мм и снижения брака по несоответствию структуры в отливках, он дополнительно содержит медь при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод 3, 55-3,65

Кремний 1,9-2420

Марганец ),30-l) 50

Хром ) е )5-0! 10

Алю) 1инчй О,:) )8-:), 017.

Редкоземельные элементы цериевой группы

Сера

Фосфор

Медь

Железо

1617<)34

П) одолх.ение табл. 2

Состав

Размер графитовых включений, ПГ, в сечениях отливки, мм

Содержание перлита

Х, в сечениях отливки, мм

Брак от» ливок Х

5 10 15

10 15

180 350

П70 П45 П45

100,0

Нет

То же

tt

tl

Составитель Н. Косториой

Техред М.Дидык Корректор М.Самборская

<Репактор М. Келемеп

Заказ 41, ),) Тираж 484 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

11303 5, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101

Известный .; 90

Предложенный

1 45

2 45

3. 45 а 45

5 45

90 90

90 90 .90 90

9.0 90

45 45

П92

П

П96

П96

П92 П92

П96 П96

П96 П92

П92 П92

П П