Чугун для изложниц

 

Сущность изобретения: чугун содержит. мас.%: углерод 3,5-4,0, кремний 2,0-2,8, марганец 0,01-0,4, магний 0,03-0,08, медь 0,2-0,4, кальций 0,03-0,06, никель 0,2-0,4, РЗМ 0,03-0,08, цирконий 0,03-0,06, барий 0,03-0,06, алюминий 0,03-0,06, титан 0,03- 0,06, железо - остальное, при чем отношение содержания титана к магнию и алюминия к РЗМ составляет 1:1-1.5. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s С 22 С 37/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4869229/02 (22) 23,07.90 (46) 30.09.92. Бюл. bh 36 (71) Научно-производственное обьединение по технологии машиностроения (72) Г,C. Мирзоян, А.С, Бармыков, С.M. Дво: скин и 8.С. Двоскин

: (56) Авторское свидетельство СССР

М 1154360, кл. С 22 С 37/10, 1984, Авторское свидетельство СССР

М 1458416, кл, С 22 С 37/10, 1989.

Изобретение. относится к области металлургии, в частности, к разработке составов чугуна для отливок, работающих в условиях термоциклических нагрузок, например: изложниц центробежных машин.

Известен чугун, содержащий (мас.%): углерод 3,1-3,7 кремний 2,1-3,2 марганец 0,2-0,6 хроМ 0,05-0,2 никель 0,05-0,4 медь 0,05-0,5 магний 0,04-0,75 кальций 0,001-0,01 барий 0,01-0,1 реэкоземельные металлы 0,01-0,02 железо остальное

Данное сочетание элементов химического состава известного чугуна не обеспечивает получение его необходимой термостойкости в отливках, эксплуатируемых в условиях термосмен (например, в изложницах центробежных машин) вследствие нестабильности его структуры при высоких температурах.,„,!Ж„„1765237 А1 (54) ЧУГУН ДЛЯ ИЗЛОЖНИЦ (57) Сущность изобретения: чугун содержит, мас.og. углерод 3,5 — 4,0, кремний 2,0 — 2,8, марганец 0,01-0,4, магний 0,03-0,08, медь

0,2 — 0,4, кальций 0,03-0,06, никель 0,2-0,4, Р3М 0,03-0,08. цирконий 0,03 — 0,06, барий

0,03 — 0,06, алюминий 0,03 — 0,06, титан 0,03—

0,06, железо — остальное, при чем отношение содержания титана к магнию и алюминия к Р3М составляет 1;1-1,5. 1 табл.

Наиболее близким к заявляемому по количественному и качественному составу яв- 3 ляется чугун, содержащий (мас.%): углерод 3,2-3,6 кремний 1,8 — 2,5

Марганец 0,1 — 0,4 магний 0,01 — 0,015 медь 0,5-0,8 кальций 0,06-0,10 никель 0,6-0,8

РЗМ 0,03 — 0,06 цирконий 0,02 — 0,10 барий 0,02 — 0,.1 0 железо остальное

Недостатком этого чугуна является низкая термостойкость и высокая склонность к короблению отливок, полученных из этого чугуна, что снижает их эксплуатационную стойкОсть в условиях теплосмен.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной стойкости изложниц за счет увеличения термостойкости и снижения склонности к короблению.

Указанная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, магний, медь, кальций, никель, 1765237 редкоземельные элементы (РЗМ), цирконий, барий и железо, дополнительно содержит алюминий и титан при следующем соотношении компонентов (мас.%): углерод 3,5-4,0 5 кремний 2,0-2,8 марганец 0,01-0,4 магний 0,3-0,08 медь 0,2-0,4 кальций 0,3-0,06 никель 0,2-0,4

РЗМ 0,03 — 0,08 цирконий О,О3 — 0,06 барий 0,03-0.06 алюминий 0,03 — 0,06 15 титан 0,03 — 0,06 железо остальное

Авторам неизвестны технические решения, содержащие заявляемую совокупность отличительных признаков, следовательно, 20 заявляемое изобретение соответствует критерию "существенные отличия".

Дополнительный ввод в состав чугуна алюминия и титана при их соотношении соответственно к РЗМ и магнию 1:1 5 обеспе- 25 чивает повышение термостойкости и снижение склонности к короблению заготовок металлоформ из этого чугуна за счет уменьшения модуля упругости материала и уровня литейных напряжений в нем, Опти- 30 мальное содержание этих компонентов с точки зрения достижения этих целей составляет 0,03-0,06%. При их содержании в чугуне менее 0,03% указанное их влияние . не проявляется, а при содержании свыше 35

0,06% ухудшается структура чугуна за счет появления в ней крупных включений пластинчатого графита и колоний мелкодисперсного междендритного графита, что отрицательно влияет на механические свой- 40 ства и термостойкость чугуна.

Совместный ввод в состав чугука таких сильных сфероидизаторов графита. как магний и реэкоземельные элементы(РЗЭ) в ко- 45 личестве по 0,03 — 0,08% помимо их благоприятного влияния на формирование компактных включений графита в структуре, оказывает микролегирующее действие на . матрицу чугуна, увеличивая дисперсность 50 перлита и термостойкость чугуна, При их содержании менее 0,03% в структуре чугуна формируются грубые включения пластинчатого графита. что снижает механические свойства и термостойкость чугуна, а при их 55 содержании более 0,08% в структуре чугуна появляются карбиды, снижающие механические свойства и ухудшающие термостойкость и склонность к короблению чугуна.

Оптимальное соотношение содержаний титана и магния в чугуне составляет 1:1-1.5.

Указанкое соотношение обеспечивает достижение цели изобретения за счет совместного адсорбционного действия этих элементов, обеспечивающих получение мелкодисперсных компактных включений графита. При этом соотношении, меньшем

1:1, проявляется сильное десфероидизирующее графит действие титана, свойства чугуна ухудшаются. При этом соотношении, большем 1;1,5, не достигается необходимого измельчения включений графита.

Соотношение содЕржаний алюминия и

РЗЭ в чугуне 1:1,-1.5 обеспечивает необходимую компенсацию редкоземельными элементами отрицательного влияния алюминия на форму графита и свойства чугуна, При этом соотношении менее 1: i указанного действия РЗЭ недостаточно и цель изобретения не достигается, при этом соотношении, большем 1:1,5, проявляются собственные, ухудшающие форму графита, влияние РЗЭ, что отрицательно сказывается на свойствах и термостойкости чугуна, Уменьшение количества никеля и меди в заявленном составе чугуна обеспечивает снижение микротвердости перлита, модуля упругости и уровня напряжений в чугуне, что способствует снижению склонности к короблению отливок. При превышении содержания этих элементов в чугуне 0,04%, уровень напряжений в отливках возрастает, ухудшаются свойства чугуна, а при их содержании в чугуне менее 0,2% не обеспечивается необходимый уровень прочности материала, что ухудшает термостойкость чугуна в условиях теплосмен.

Ввод в состав чугуна кальция, циркония и бария в количестве 0.03-0,06% обеспечивает достижение поставленкой цели изобретения за счет их интенсивного рафинирующего и десульфурирующего действия, благотворного влияния на формироваwe оптимальной структуры чугуна. При их содержакии менее 0,03% указанное их действие не проявляется, а при их содержании более 0,06% ухудшаются условия получения чугуна и его технологические свойства за счет интенсивного шлакующего действия этих компонентов.

Базовыми элементами состава заявленного чугуна являются углерод (3,5-4,0%), кремний (2,0-2,8%) и марганец (0,01-0,4%) обеспечивающие в заявленном соотношении получение необходимой марки чугуна без отбела.

Сравнительные испытания свойств чугунов проводили для оценки термостойкости чугуна и его склонности к короблению, 1765237

0,03 — 0,08

0,03 — 0,06

0,03-0,06

0,03 — 0,06

0,03 — 0,04 остальное, причем соотношение содержания титана к магнию и алюминия к Р3М составляет

1,0:1,0 — 1,5.

Хииический состав чугуна (нас.Ь) W п/п

Эксплуатационние свойства чугуна барий иагннй каль- никель ргг ций иренино нарганец угперол цирке" нЮ нель а паииний титан

Терностойкость, и (цикпье) Склонность к коробпенио (величина автора), нн

0,2

0,3

0,4

0,1

0,5

0,6

0,03

0,05

0,06

0,02

0,07

Оэоз

О ° 03

0,05

0,06

0,02

0i08

0,03

0,05

0,06

0,02

0,07

891

1200

0,03 0,03

0,075 0,05

0,08 0,06

0,02 0,02

0,09 0,07

0,04 О ° 05

1 3 5 г Зз

3 4,0

3 3

5 4,2

6 3,4 г,о

2,4

2,8

1,8

З,o

2,2

0,01

0,2

0,4

0,005

0,6

0,3

0,03

0,075

0,08

0,02

О ° 09

0,01

0,2

0,3

0,4

0,1

0,5

0,7

0 ° 03 .0,05

0,06

0,02 О,оо

0,08

0 5

1 ° О

0 ° 8

2,4

3 1

1,5 ост. ост. ост. ост. ост. ест.

Составитель Г. Мирзоян

Техред М.Моргентал Корректор Н. Слободяник

Редактор

Заказ 3356 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Чугун плавили в индукционной тигельной печи емкостью 150 кг. В качестве шихты использовали литейный чугун и стальные отходы. Легирующие добавки (медь, никель, силикоцирконий, силикокальций, силикомишметалл, ферротитан, никель-магний и алюминий) вводили в ковш при выпуске в него чугуна с учетом степени усвоения этих компонентов. Температура разливаемого чугуна составляла 1450 С.

Термостойкость чугуна N (число циклов до разрушения) определяли на установке

ИМАШ-20/75 путем термоциклирования по режиму 500 700 С при постоянной нагрузке 15 МПа.

Склонность чугуна к короблению оценивали по рамочной пробе 300х300х10/.10 мм, отлитой в жидкостекольной форме, замером зазоров между этой пробой и металлической пластиной, на которой она расположена.

Как следует из результатов испытаний, приведенных в таблице, чугун предложенного состава имеет более высокую термостойкость и низкую склонность к короблению, что обеспечивает более высокую эксплуатационную стойкость отливок в условиях теплосмен.

Изобретение готово к внедрению.

Формула изобретения

Чугун для изложниц, содержащий углерод, кремний, марганец, магний, медь. кальций, никель, резкоземельные металлы.

5 цирконий, барий и железо, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с Целью повышения термостойкости, эксплуатационной стойкости и снижения склонности к короблению, он дополнительно содержит алюминий и титан

10 при следующем соотношении компонентов, мас,,: углерод 3,5-4,0 кремний 2,0-2,8 марганец 0,01-0,4

15 магний 0,03-0,08 медь 0,2-0,4 кальций 0.03 — 0,06 никель 0,2-0,4 редкоземельные

20 металлы цирконий барий алюминий титан

25 железо