Чугун

 

Изобретение относится к металлургии , в частности к разработке составов чугунов для производства стеклоформ. Цель изобретения - уменьшение отбела и повышение равномерности распределения структуры по сечению отливки . Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, медь, ванаий, титан, алюминий, один элемент из группы, содержащий кальций и редкоземельные элементы, никель и барий и железо при следующем соотношении ком понентов, мас.$: углерод 3,0-3,3; кремний 1,8-2,2; марганец.О,8-1,2; хром 0,3-0,5; медь 0,4-0,8; ванадий 0,1- 0,3; титан 0,1-0,3; алюминий 0,01-0,1; один элемент из группы, содержащий кальций и РЗН 0,02-0,08; никель 0,6- 1,0; барий 0,005-0,02; железо остальное . Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна Ва позволяет о уменьшить величину отбела на 20$, а также обеспечивает достижение равно- /Л мерного распределения графита в сечениях отливки от 4 до 45 мм. 2 табл.

союз соаетсних соцИАлистических

РЕСГ1УЬЛИК (l9) 01) А1 щ)5 С 22 С 37/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯ14 И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4796766/02 (22) 11.01.90 (46) 15. 01. 92. Бюл. Ю 2 (71) Всесоюзный проектно-технологический институт литейного производства (72) Ю.В.Куприянов, Г.Г.Арсении, А.В.Королев, В.Б.Зверев, И.Г.Масленников, В.А.Столбовский и Ю.К.Филатов (53) 669.15-196(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР и 1035085, кл. С 22 С 37/10, 1982.

Авторское свидетельство СССР

М 831851, кл. C 22 C 37/10, 1979. (54) ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке сос" тавов чугунов для производства стеклоформ, Цель изобретения - уменьшение отбела и повышение равномерности рас1

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов литейных чугунов для производства стеклоформ, подвергающихся термомеханическнм воздействиям стекломассы.

Цель изобретения - уменьшение отбела и повышение равномерности распределения структуры по сечению отливки °

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

В качестве примесей чугун содержит серу 0,03-0,15 мас.Ф и фосфор

0,03-0,15 мас. 4. пределения структуры по сечению отливки. Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, медь, ванаий, титан, алюминий, один элемент из группы, содержащий кальций и редкоземельные элементы, никель и барий и железо при следующем соотношении ком — . понентов, мас.3: углерод 3,0-3,3; кремний 1,8-2,2; марганец.0,8-1,2; хром

0,3-0,5; медь 0,4-0,8; ванадий 0,10,3; титан 0,1-0,3; алюминий 0,01-0,1; один элемент из группы, содержащий кальций и РЗИ 0,02-0,08; никель 0,61,0; барий 0,005-0,02, железо остальное. Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна Ва позволяет е уменьшить величину отбела на 203, а также обеспечивает достижение равномерного распределения графита в сечеHHRx отливки от 4 до 45 мм, 2 табл.

Углерод в пределах 3,0-3,3 мас.Ф обеспечивает хорошие литейные свойства чугуна и высокий уровень теплопроводности в процессе эксплуатации пресс-форм. Нижний предел углерода

3,0 мас.Ф обуславливается необходимостью исключения структурно-свободных карбидов в сплаве и газоусадочных дефектов в теле отливки, Увеличение содержания углерода выше

3,3 мас.Ф приводит к увеличению размеров и количества графита в структуре чугуна, что оказывает отрицательное влияние на механические свойства и износостойкость чугуна.

Концентрация кремния в пределах 1,81705395

2,? мас. - -, обеспечивает требуемый уровень литейно-технологических и механических свойств чугуна в отливках.

Содержание марганца в чугуне (0,81,2 мас.3) выбрано с учетом обеспечения получения перлита в металлической основе и требуемого уровня механических свойств и иэносостойкости, 10

Для обеспечения требуемого уровня механических свойств и повышения литейно-технологических свойств в предлагаемом чугуне по сравнению с известным изменено содержание легиру- 15 ющих элементов: хрома, ванадия, меди, титана.

Содержание хрома и никеля выбраНо с учетом условий, при которых карбилообразующее влияние хрома ðåé- 20 трализуется графитизирующим влиянием никеля, т.е. их соотношение составляет более 1. Введение меди в пределах

0,4-0,8 мас. способствует перлитизации металлической основы чугуна в 25 литом состоянии и препятствует разложению перлита при повышенных температурах.

Содержание ванадия и титана выбрано из условий максимального упрочнения металлической основы чугуна (нижний предел). Увеличение их концентрации выше выбранных пределов резко повышает склонность чугуна к отбелу.

Ввод в чугун комплекса модифицирующих элементов: бария, алюминия, кальция или РЗИ в указанных пределах способствует повышению графитиэирующей способности сплава. При этом полностью устраняется образование 40 междендритного графита в зоне контакта расплава с холодильником. Увеличение концентрации алюминия выше

0,1 мас.ь приводит к снижению жидкотекучести чугуна, к увеличению склон- 45 ности образования газовых раковин в чугуне. Введение в чугун кальция или

РЗИ выше 0,08 мас.3 приводит к увеличению склонности чугуна к метастабильной кристаллизации. 50

Пример. Для изучения свойств чугуна по изобретению выплавляли три сплава, содержащих ингредиенты на нижнем, среднем и верхнем уровнях.

Содержание железа при этом составляло дополнительно до 1001 в каждом сплаве. Для сравнительных испытаний использовали известный чугун со средним содержанием легирующих элементов, Состав чугунов представлен в табл.1.

Плавку чугуна проводили в высокочастотной индукционной пе- и с кислой набивной футеровкой, емкость тигля

60 кг. В качестве исходных шихтовых материалов использовали литейные и передельные чушковые чугуны, литейный ферроникель, отходы углеродистой стали. Для обеспечения требуемого химического состава в расплав чугуна при

1400 С вводили ферросплавы: ферросилиций ФС45, ферромарганец ФИн75, Ферротитан ФТи30, феррованадий ФВн35, феррохром Фх800, медь И1. Для снижения отбела и введения заданного количества бария, алюминия, кальция и РЗИ расплав чугуна перед разливкой подвергался модифицированию в ковше за счет введения ферросилиция с барием

ФС Ба 4, алюминия АВ 98 и ферросилиция ФС 30 РЗИ 30Б или силикокальция

СК20.

Для получения опытных образцов сечением 60 х 40 и длиной 250 мм, дополнительно охлаждаемых холодильником, и для определения механических свойств чугуна заливали формы известным и предлагаемым чугуном.

Предел прочности на растяжение и твердость чугунов определяли на стандартных образцах, структуру металлической основы и распределение графита определяли по сечению отливки.

Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Как видно иэ табл. 2, в образцах, залитых известным чугуном, в структуре металлической основы присутствует цементит, что делает невозможным проведение механической обработки отлие вок беэ термической обработки. Применение предложенного чугуна (образцы

1-6) обеспечивает получение отливок беэ отбела, цементит наблюдается только в зоне, которая контактирует с холодильником. Но содержание цементита составляет не более 5ь, что позволяет проводить механическую обработку отливок без термической обра" ботки. Также обеспечивается улучшение распределения графитовых включений по сечению отливок °

Формула изобретения

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, медь, ванадий, титан, алюминий, один элемент N3 группы, содержащей кальций и редкоэемель1705395 ные элементы, и железо, о т л и ч аю щ и " с я тем, что, с целью уменьшения отбела и повышения равномерности распределения структуры по сече5 нию отливки, он дополнительно содержит никель и барий при следующем соотношению компонентов, мас.Ф:

Углерод 3 0"3,3

Кремний 1,8-2,2 !О

Марганец 0,8-1,2

Хром 0,3-0з5

Медь

Ванадий

Титан

Алюминий

Один элемент из группы, содержащей кальций и редкоземельные металлы

Никель

Барий

Железо

0,4-0,8

0,1-0,3

0,1-0,3

0,01-0,1

0,02-0,08

0,6-1,0

0,005-0,02

Остальное

Таблнк ° 1

Чугун

Соотноеенне коноонентоа ° нас. 2

Ih С И! С т Ii Ва А1 Са РЗИ с st

3,15 1,Ь

Известный

O,Ь 0,8 - 0,80 0,1 0,25 - 0,2 0,015 0,05 ОсталсОреллагаеный !

0 005 0,01

0,0125 0,075

0,02 0 1

30 1,8

3,15 2,0

0,8 0,3 0,6

1,о о,4. о,8

1>2 0,5 tao

II н

Остала0,4 О,1

0,6 0,15

0,8 : 0,3

О,02

0,04

0,08

О,1

0,15 о,3

II н б

0,0125 0,06

0,005 0,075

0,02 0,1

0,6 0,3

0,7 0,2

0,8 О, 1

Ъ< Г

3,2 2,2

3,0 1,8

З,З 2,2

10 05 10

0,8 0,4 0,6

12 03 10

0,02

0,04

0,08

03

0,2

О,1

Табли Ч,а е е

) L

Ф

Нв Структура чугуна в отливке на расстоянии от холодильника, ни .:.....(..."..Е" 1 "Т" "Х " Т "

260 ПГр9. ПГр9 ПГр3 ПГр3 ПГр3 ПГр3 ПГрl ПГр1 ОГр1

II25 и Ц25 П Ц25 П Ц20 П Ц20 П Ц20 П Ц20 и Ц15 П ЦIО П

60»

1е1а

Чугун

340

Иаеестный

Предлагаемый

1,4

5 е

П - яерлит, Ц - ценентит, ПГр9 - иеядендритное раслределение графита, ПГр3 - сеточное, ПГр2 - нерееноиерноез ОГрl - равноиерное °

Составитель Н.Косторной

Редактор Т.Лазоренко Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор 74. Обручар.Заказ 173 Тираж Подписное

BHHHIlH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, 3-35,. Раушская наб., д. 4/5

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

350 250 ПГр2

Ц5 A

330 245 ПГр2

Ц3 П

340 240 ПГр2

Ц2 Il

330 240 ПГр2

Ц2 П

345 245 Af p2

Ц4 П

335 242 ПГр2

Ц2 П

ПГр2 ПГр1

A П

ПГр2 ПГр! и h

ПГр2 flrp!

П П

ПГр2 Огр!

П й.

ПГр2 nrp I п О

ПГр l ПГр1

П П

ПГрl

П °

Arpl

Afpl

П

Огр! и

ПГрl

П

Пгр!

nrpl ПГр!

П Il

Пгр! Пгр1

n A

nrp! nrp1

П A

nrp1 nrp1

A A

ПГр1 ПГрl

Il A

ОГрl ПГр!

П и .

ПГр!

fI йГрl.

П

Arp1

П

ПГрl и

ПГрl

П

ПГр!

П йгр!

П йгр!

О

nrpl

П

fIrp1 п

Огр!

fl

nrp1

ПГрl

Il

ПГрl

П

ОГр!

П

hrp1

П

nrp!

П

Пгр!