Чугун
Изобретение относится к металлургии литейного производства. Может применяться для получения корпусных отливок с различной толщиной стенок. Чугун содержит, мас.%: углерод 3,0-3,5; кремний 1,7-2,2; марганец 0,5-0,8; хром 0,15-0,30; медь 0,5-0,8; сера 0,05-0,12; фосфор 0,2; олово 0,05-0,1; стронций 0,0014-0,0023; цирконий 0,0020-0,0038; железо - остальное. Техническим результатом является снижение усадочной пористости. 3 табл.
Изобретение относится к металлургии литейного производства, в частности, к разработке составов чугуна для корпусных отливок с различной толщиной стенок.
Наиболее близким к предлагаемому чугуну по технической сущности и достигаемому результату является чугун (1) следующего химсостава, мас.%:
| Углерод | 3,0-3,5 |
| Кремний | 1,7-2,2 |
| Марганец | 0,5-0,8 |
| Хром | 0,15-0,30 |
| Медь | 0,5-0,8 |
| Сера | 0,05-0,12 |
| Фосфор | 0,2 |
| Барий | 0,003-0,015 |
| Кальций | 0,007-0,025 |
| Олово | 0,05-0,1 |
| Железо | остальное |
Недостатком данного химсостава чугуна является склонность сложных разностенных отливок из этого чугуна к усадочной пористости во внутренних стенках. К внутренним частям этих отливок подвести питающие прибыли для подпитки тепловых узлов невозможно. Поэтому необходимо было подобрать химсостав чугуна, отливки из которого не имели бы усадочной пористости. В таблице №1 представлен брак блоков цилиндров по дефекту "течь". Как показали исследования забракованных блоков цилиндров, причиной дефекта "течь" была усадочная пористость во внутренних частях блока цилиндра. Брак отливок блоков цилиндров из этого чугуна составлял 15% (см. таблица №1).
Технической задачей данного изобретения является уменьшение брака блоков цилиндров по дефекту "течь" (усадочная пористость).
Технический результат достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, медь, олово, серу, фосфор, дополнительно содержит стронций и цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Углерод | 3,0-3,5 |
| Кремний | 1,7-2,2 |
| Марганец | 0,5-0,8 |
| Хром | 0,15-0,30 |
| Сера | 0,05-0,12 |
| Фосфор | 0,2 |
| Олово | 0,05-0,1 |
| Стронций | 0,0014-0,0023 |
| Цирконий | 0,0020-0,0038 |
| Железо | остальное |
Аналогов, содержащих отличительные признаки предлагаемого технического решения, не обнаружено.
На ГАЗе, в условиях литейного цеха, были проведены сравнительные плавки с известным и предложенным чугунами, с заливкой блоков цилиндров.
Чугун выплавляли в вагранке с доводкой его по химсоставу в дуговой электропечи. В качестве шихты использовали чушковые передельные чугуны, возврат чугуна СЧ 28, отходы стали, катодную медь, олово и ферросплавы. Стронций и цирконий вводили в виде модификаторов Суперсид 75 и Суперсид Экстра в количестве 0,3% от веса металла в ковше. Химсостав модификаторов приведен в таблице №1.
| таблица 1 Химический состав, % | |||||
| Наименование модификатора | Si | Sr | Zr | Al | Са |
| Суперсид 75 (т.у.) | 73-78 | 0,6-1,0 | до 0,5 | До 0,1 | |
| Суперсид 75 (факт) | 75,0 | 0,75 | - | 0,31 | 0,05 |
| Суперсид Экстра (т.у.) | 73-78 | 0,6-1,0 | 1,0-1,5 | до 0,5 | до 0,1 |
| Суперсид Экстра (факт) | 74,7 | 0,78 | 1,27 | 0,32 | 0,04 |
Металл перегревали в дуговой печи до 1500°С и заливали блоки цилиндров с известным и предлагаемым химическим составом. В таблице №2 приведен химсостав предлагаемого и известного чугунов. В таблице №3 приведен брак блоков цилиндров по "течи" после механической обработки и испытаний на плотность из предлагаемого и известного чугунов.
| таблица 2 | |||||||||||||
| Чугун № | С | Si | Mn | Cr | Р | S | Cu | Sn | Zr | Sr | Ba | Са | Fe |
| Предлагаемый 1 | 3,0 | 1,7 | 0,5 | 0,15 | 0,7 | 0,05 | 0,5 | 0,05 | 0,0015 | 0,0010 | - | - | ост. |
| 2 | 3,0 | 1,7 | 0,5 | 0,15 | 0,7 | 0,05 | 0,5 | 0,05 | 0,0020 | 0,0014 | - | - | ост. |
| 3 | 3,2 | 2,0 | 0,6 | 0,2 | 0,8 | 0,08 | 0,7 | 0,08 | 0,0028 | 0,0018 | - | - | ост. |
| 4 | 3,5 | 2,2 | 0,8 | 0,3 | 0,9 | 0,12 | 0,8 | 0,1 | 0,0038 | 0,0023 | - | - | ост. |
| 5 | 3,5 | 2,2 | 0,8 | 0,3 | 0,9 | 0,12 | 0,8 | 0,1 | 0,0045 | 0,0025 | - | - | ост. |
| 6 | 3,2 | 2,0 | 0,6 | 0,2 | 0,8 | 0,08 | 0,7 | 0,08 | - | 0,0018 | - | - | ост. |
| 7 | 3,2 | 2,0 | 0,6 | 0,2 | 0,8 | 0,08 | 0,7 | 0,08 | 0,0028 | - | ост. | ||
| известный 8 | 3,2 | 2,0 | 0,6 | 0,2 | 0,8 | 0,08 | 0,7 | 0,08 | - | - | 0,007 | 0,012 | ост. |
| 9 | 3,25 | 2,1 | 0,7 | 0,18 | 0,75 | 0,085 | 0,7 | 0,08 | - | - | 0,005 | 0,007 | ост. |
Как видно из таблиц №2 и 3, у предлагаемого (чугуны №2-4) чугуна брак по "течи" в 2,5-3 раза ниже, чем у известного (чугуны №6, 7), причем оптимальными по содержанию стронция и циркония являются величины 0,0014-0,0023% и 0,0020-0,0038% соответственно.
Содержание стронция меньше 0,0014, т.е. 0,0010% - чугун №1 является недостаточным и брак по "течи" блока цилиндров составил 6%. Содержание стронция более 0,0023%, т.е. 0,0025% и циркония более 0,0038%, т.е.
| таблица 3 | |
| Чугун № | Брак блоков цилиндров по дефекту "течь", % |
| Предлагаемый 1 | 6,0 |
| 2 | 3,45 |
| 3 | 3,35 |
| 4 | 3,20 |
| 5 | 3,20 |
| 6 | 7,0 |
| 7 | 5,0 |
| известный 8 | 8,0 |
| 9 | 9,0 |
0,0045% является излишним, т.к. брак по "течи" не уменьшается (чугуны №6, 7 таблицы №2, 3).
Ввод только одного элемента стронция не дает большого снижения брака по "течи" (чугун №6 таблиц №2, 3).
Ввод только одного элемента циркония снижает брак по "течи" только до 5% (чугун №7, таблицы №2, 3). А совместное присутствие стронция и циркония резко снижает брак блоков цилиндров по "течи" до 3,25-3,45%.
Список литературы.
1. Ю.А Зиновьев и др. "Чугун" A.C. 2218442, МКИ C 22 С 37/10.
Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, хром, серу, фосфор, олово и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит стронций и цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Углерод | 3,0-3,5 |
| Кремний | 1,7-2,2 |
| Марганец | 0,5-0,8 |
| Хром | 0,15-0,30 |
| Медь | 0,5-0,8 |
| Сера | 0,05-0,12 |
| Фосфор | 0,2 |
| Олово | 0,05-0,1 |
| Стронций | 0,0014-0,0023 |
| Цирконий | 0,0020-0,0038 |
| Железо | Остальное |
