Чугун

 

Изобретение Может быть использовано при производстве тонкостенных чугунных отливок Сущность изобретения заключается в том, что в чугун, содержащий С, SI, Мп, Си, AI, Са, РЗМ, Сг и Fe, дополнительно введены Ва, Yt и Ti при следующем соотношении компонентов, мас.%ч С 3,5-4,0; Si 3-3,4; Мп 0,1-0,35, Си 0,1-0,2; AI 0,1-0,25; Са 0,1-0,30, РЗМ 0.1-0,2, Сг 0,05-0,15; Ва 0.05-0,15: Yt 0,02-0,05, Ti 0,05-0,3; Fe - остальное . Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна Ва, Yt и Ti позволит повысить1 7В 1 5-1,8 раза, 6 на 8-11%, а также уменьшить склонность к отбелу при одновременном улучшении обрабатываемости . 3 табл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s С 22 С 37/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4845915/02 (22) 17.04.90 (46) 23.07.92, Бюл, N. 27 (71) Луганский машийостроительный инсти-тут (72) Ф.И. Гречишкин, И,B. Кузьмин, Е,Н.

Аладжальян, С.И. Юдина и Б,Ф. Раков (56) Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 844637, кл. С 22 С 37/10. 1977.

Авторское свидетельство СССР

М 850722, кл. С 22 С 37/10, 1981, (54) ЧУГУН (57) Изобретение Может быть использовано при производстве тонкостенных чугунных

Изобретение относится к литейному производству, а именно к производству тонкостенных. отли во к. на и ример нип п елей отопительных радиаторов.

К чугунам для таких отливок предъявляются повышенные требования по прочночти, пластичности, а также обрабатываемости. Повышенные требования к обрабатываемости отливок обуславливают тем. что их обработку осуществляют на станках-автоматах при больших скоростях резания.

Известны чугуны с пониженным содержанием углерода и кремния, которые в литейных форм ах затвердевают белыми.

Отливки выбивают из форм и подвергают .термической обработке (графитизирующему отжигу) для улучшения из обрабатывае мости и повышения пластичности, Известны высокопрочные чугуны с магкием.

Высокопрочные чугуны с магнием имеют недостатки: для их получения вводят маг» Ж. » 174У2У2 Al

2 отливок, Сущность изобретения заключается в том, что в чугун, содержащий С, Si, Мп, Cu, Ai, Са, РЗМ, Cr и Fe, дополнительно введены Ва, Yt u Ti при следующем соотношении компонентов, мас.%; С 3,5-4,0; Si

3 — 3,4; Мп 0,1 — 0,35; Си 0,1-0,2; Al 0,1 — 0,25;

Са 0,1 — 0,30; Р3М 0,1 — 0,2; Сг 0,05-0,15; Ва

0,05-0,15; Yt 0,02-0,05; Ti 0.05-0,3; Fe — остальнае. Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна Ва, Yt u Ti позволит повысить: а, 1 5-1,8 раза, д на 8-11%, а также уменьшить склонность к отбелу при одновременном улучшении обрабатываемости. 3 табл, ний в жидкий чугун, Ввод магния или лигатур с магнием в жидкий чугун сопровождается образованием пироэффекта, значительного выделения дыма, ухудшением условий труда. Этот процесс является плохо контролируемым и рвзультаты являются нестабильнымй. При этом чугун кри- 0 сталлизуется по стабильной системе, с М отбелом, так как магний является сильным Q карбидообразующим элементом. Чугуны имеют плохую обрабатываемость и для ее улучшения требуется термическая обработка. которая увеличивает цикл производства отливок иэ высокопрочного чугуна. Такие чугуны невозможно использовать для тонкостенных отливок из яысЬкопрочного чугуна без использования термической обработки, Известен чугун, содержащий, мас.%: углерод 1,5-2,7; кремний 1,0-1.7; марганец

0,1 — 0,7; медь 0,01-0,1; алюминий 0,02-0,2; кальций 0,01 — 0,05; редкоземельные метал1749292 цикл их производства. 20

40 свойств, уменьшения количества брака отливок, получения ферритной или феррито- 45 . перлитной структуры в литом состоянии.

Марганец в чугун поступает из шихтовых материалов. Указанные пределы марганца выбирают с учетом получения тонкостенных отливок без структурно-сво- 50

55 лы 0.01-0,1; хром 0,05-0;15; железо остальное.

Основными недостатками известного чугуна являются высокая твердость, большая склонность к отбелу, низкая пластичность, неудовлетворительная обрабатываемость в литом состоянии при изготовлении тонкостенных отливок. Этот чугун обладает плохими литейными свойствами: низкой жидкотекучестью, высокой температурой плавления, склонностью к значительным остаточным напряжениям. Указанные недостатки обусловлены пониженным содержанием углерода, кремния и повышенным содержанием марганца (до 0,7 мас.$). Наличие магния приводит к образованию свободного цементита в отливках, ухудшению обрабатываемости чугуна, требует длительного отжига отливок, что увеличивает

Цель изобретения — уменьшение склонности чугуна к отбелу, повышейие предела прочности при растяжении и пластичности, а также улучшение обрабатываемости за счет снижения твердости

Указанная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, кальций, алюминий, медь, Р3М, железо, дополнительно содержит барий, иттрий, титан при следующем соотношении компонентов, мас. : углерод 3.5-4.0; кремний 3,0-3,4; марганец 0,1-0,35; медь 0,10,2; алюминий 0,1-0,25; кальций 0,1-0,2; редкоземельные металлы 0,1-0,2; хром

0,05 — 0,15; барий 0,05-0,15: иттрий 0,020,05; титан 0,05-0,3; железо остальное.

Пределы содержания углерода определены исходя из необходимости получения высоких литейных свойств чугуна, снижения его твердости, улучшения обрабатываемо сти в яитом состоянии. Содержание кремния в чугуне (3,0-3,4 мас. ) выбирают также с целью получения хороших литейных бодных карбидов, увеличивающих твердость и снижающих обрабатываемость чугуна.

Содержание" меди (0,1-0,2 мас. $) определяют исходя из того. что медь является графитообразующим элементом при первичной кристаллизации чугуна и устранения обраэовани№ структурно-свободного цементита. снижающего обрабатываемость отлйвок.

Алюминий выбирают в пределах 0,1-0,2 мас, как раскисля ющий, п ротивоо .беливающий, сильный графитообразующий, спо- собствующий выделению феррита, элемент.

Алюминий снижает твердость чугуна, улучшает его обрабатываемость. Содержание алюминия более 0.25 мас.% нежелательно, так как в этом случае возможно образование неблагоприятной формы графита и снижение пластических свойств чугуна.

Редкоземельные элементы выбирают с целью получения определенной формы графита в чугуне (хлопьевидной или шаровид-ной), обеспечивающей повышенные. механические свойства чугуна. Содержание

Р3М в чугуне в пределах 0,1-0,2 мас.% выбрано с учетом содержания кальция, иттрия..

Наличие редкоземельных металлов (РЗМ) в. чугуне в указанных пределах ctlQcoGcTsyet процессу графитизации сплава в процессе кристаллизации, Графитизирующий эффект начинает заметно проявляться при содержании РЗМ в чугуне свыше 0,05 мас,%, а при повышенном содержании (более 0.2 мас,%) значительно возрастает склонность чугуна к отбелу. Верхний предел ограничивается также в связи с возрастанием стоимости чугуна.

Кальций в чугуне необходим для десульфурации серы и нейтрализации вредного влияния алюминия на образование шаро- . видного графита. При содержании кальция в чугун@ (более 0,3 мас. он способствует . ухудшению формы графита и образованию большого количества шлака.

Иттрий способствует получению хлопьевидной или шаровидной формы графита, обеспечивает повышенные механические свойства. Повышение верхнего предела содержания иттрия неэкономично в связи с сравнительно высокой его cTOHMocTblp, Барий до определенного предела 0,15 мас. $ является сильным графитообразующим элементом, способствует образованию шаровидного графита, повышает пластические свойства. улучшает его обрабатываемость. Верхний предел установлен исходя из того, что при дальнейшем увеличении .. бария возрастает склонность чугуна к отбелу.

Благодаря присутствию бария, кальция, алюминия сплав имеет чисто ферритную структуру без термической обработки в тонкостенных отливках с небольшой массой, В небольших количествах (до 0,5 мас. ) титан является графитообразующим элементом, раскисляет чугун. Добавка титана в чугуне способствует измельчению зерна, повышению механических свойств, Верх0,1-0,2

0,05-0,15

0,05-0,15

0,02-0,05

0,05-0.3

Остальное

5 1749292 6 ний предел 0.3 мас, титана устанавливают предъявляются повышенные требования по с учетом его влияния на форму графита. прочностным, йластическим свойствам и хоПример. Выплавляют чугуны предла - рошей обрабэтываемости, позволяет полгаемых составов и известного в тигельной учитьзначительныйэкономический эффект. индукционной печи емкостью 60 кг. Вы- 5 Экономический эффект обеспечивают за плавку чугунов осуществляют на шихте, со- счет- уменьаения брака отливок в связи с стоящей из чушковых литейных чугуйов и более высокими литейными свойствами стального лома. Жидкий чугун перегревают предлагаемого чугуна. уменьшения трудодо 1480-1500 С, выдерживают в течение емкости финишной обработки отливок, уст10-15 мин и выпускают в раэливочный 10 ранения трудозатрат на термическую ковш,наднокоторого помещаютмодификэ- обработку, сокращения расходов энергаретор-силикомишметалл, содержащий в сво- cypcoo на 1 т годных отливок, обеспечения ем составе, : P3M 30 (16,8 Се; 5,6 Yt; более стабильной технологии и устранения

2,5% 1а;2,9 Йб; 1.5 Рг); 5150; Ре 8; Са 5; вспышек брака иэ-за попадания в шихту

А! — остальное, Кттрий Содержйтся в сили- 15 примесей, например хрома более 0,07 комишметалле в количестве 5,6 мас, и со- мас., сокращения цикла производства. ответственно вводйтся совместйо с ним. В Замена известного чугуна нэ предлагаковш-также вводят добавки силикокальция емый особенно актуальйа из-за массового (содержание Са 30 ), титана, силикобария. характера производства деталей санитарс содержанием бария 31 мас. . Чугун зали- 20 но-технического оборудования, в частности вают в сырые песчаные формы для получе- ниппелей отопительных радиаторов. ния ниппелей радиаторов с толщиной стенкй5 мм и весом 200 r, © о р м у л а и за б рет е н и я

Чугуном заливают клиновые пробы. из которых. изготавливаЮт образцы для меха- 25 Чугун. содержащий углерод, кремний, нических испытаний. - .": марганец. медь, ал*юминий ; кальций, хром, В табл. 1 и 2 приведены составы и меха- " редкоземельные элементы-и железо, о т л инические свойства иэвестного и предлагае-" ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения мого чугунов. " ., склонности чугуна к отбелу, повышения преИз табл. 2 видно. что предлагаемый чу- 30 дела прочности при растяжении и пластичгун имеет зйачительно выше прочностные и нбсти, а также улучшения обрабатывапластические свойства по сравнению с из- емости за счет снижения твердости, он до"вестным в литом состоянии. Из предлагае-: полнительно содержит барий. иттрий, титан мОго чугуна изготовляют ниппеля приследующемсоотношениикомпонентов, отопительных радиаторов и определяют их 35 мэс. . твердость в витом состоянии без термиче-. Углерод 3,5-4,0 ской обработки.: .. - . Кремний 3,0-3,4

Результаты испытаний приведены в . Марганец 0,1-0,35 табл.3; ... ." .. . .: Медь 0,1-0,2

Как видно из табл. 3. твердость предла- 40 Алюминий 0,1-0,25 гаемогочугуна в2 раза ниже. чем известно- Кальций 0.1-0,30 го, чго обуславливается соответствующими Редкоземельные структурами чугунов (табл. 2). Указанные . элементы твердости и структура чугунов обеспечива- Хром ют хорошую обрэбатывэемость (табл. 2) 45 Барий ниппелей радиаторов. Иттрий

Использование предлагаемого чугуна Титан .для тонкостенных отливок. к которым Железо

1749292

S а с Ф х 3

Фло с с О.

ФФО

О I-X

Ю л

О. о ф

Ф

Ф .0 с с

Ф Э а 1р

Ф

Э Ф

2о.Е р Ф

Щ 1

IOVZ

Ф О III

О. Е 1

ОФ

IO х о с с

1о х

o>s

III Z 1II

I- Z оеФ

Ф I» oå

SIO с(О О. с Ф

1S е. а

I х

l о о х

VII о Е

z о

Ф

=1 1- S

I»

О. Е с о Е

l»

m Е

z с

Ю л,, I» о

С

Я

S o

О.

Ф Ох

SOo

Ю

Ф

Х"

Щ

® юЯ О

Ф

S х о

Ф ь

З

63

I5 х

C с

О ОО о go

° Ф»

1 о .Оо ж Яю.а ф о оз

g Z S,„„ Й® с t Ф

ОДОЙ В

ФКО1 с ®о о о л р

В е)

Е а

Ф ф

CO е

S

3(1 11

z а в о

Ф

L0 в со сч ол

С"Ъ ОЪ IA 1О

Щ а л т и . о

III х

З

Е з

1а:

Ю

О

s с.

Ф

С

z

S с о х о C

З

3 о о

Е

З

1»

Ю о

Ill

S ь

Ф

Е

О. с

1749292

Таблица 3

Тве ость НВ, Н/м

Номе плавки

Чгн

Составитель Ф.Гречишкин

Техред M.MîðãåíTàë Корректор Э,Мончакова

Редактор Н.Гунько

Заказ 2567 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

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

Известный

Предлагаемый

1

3

1870