Чугун

 

О П M "С--А Н И Е «i) 550453

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13.08.75 (21) 2179743/02 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.03.77. Бюллетень № 10

Дата опубликования описания 27.04.77 (51) М. Кл. С 2 2С 37/10

Государственный комитет

Совета Министре СССР (53) УДК 669.13 784 782 74 24 26 3 721 891 794 71 1 -018.2 (088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Ю. Н. Левченко, Н. П. Лыков, Н. Я. Терещенко, Н. М. Удод, Я. В. Махлин и В. А. Егоров

Институт проблем литья АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) ЧУГУН

0,005 — 0,25

0,001 — 0,4

0,01 — 0,4

Остальное (2) 0,001 — 0,15

0,01 — 5,0

Остальное (1) 25

Изобретение относится к металлургии, в частности к изысканию высокопрочного чугуна с шаровидным графитом при производстве кокильного литья; оно может быть применено при получении отливок в машиностроительной, труболитейной и металлургической промышленности.

Известен чугун следующего химического состава, вес. /о.

Углерод 2,0 — 4,5

Кремний 1,5 — 3,8

Марганец 0,1 — 1,5

Хром 0,01 — 0,15

Никель 0,01 — 1,5

Магний 0,01 — 0,09

Кальций 0,01 — 0,09

Барий 0,001 — 0,08

Редкоземельные металлы

Алюминий

Железо

Механические свойства чугуна следующие:

Твердость HRC, кг/см 30 — 50

Прочность при испытании на разрушение при статической нагрузке, кгс Не менее 400 — 600

Наличие бария в чугуне приводит к получению шаровидного графита и интенсифицирует процессы графитизации сплава в процессе кристаллизации.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является чугун следующего химического состава, вес. /о.

Углерод 2,7 — 3,8

Кремний 1,6 — 3,6

Марганец 0,2 — 1,2

Магний 0,01 — 0,06

Кальций 0,03 — 0,25

Хром 0,01 — 0,3

Редкоземельные металлы

15 Медь

Никель

Железо

Чугун в качестве примесей может содер20 жать, вес. /о, серу не более 0,01; фосфор 0,15.

Чугун имеет следующие свойства:

Предел прочности, кг/м м 55,4 — 62,7

Предел текучести, кг/мм2 38,1 — 40,9

Относительное удлинение, о/о 6,3 — 9,7

Ударная вязкость, кгм/ем 3,6 — 9,7

Твердость НВ, кг/мм 1с17 — 217.

550453

0,01 — 0,5

0,01 — 1,0

0,01 — 1,0

0,015 — 0,1

0,015 — 0,06

Хром

Никель

Медь

Магний кальций

Редкоземельные металлы

Ллюминий

Железо

0,005 — 0,15

0,005 — 0,4

Остальное, 10

42 — 45

Таблица 1

Химический состав, вес. св

Чугун

P Al

P3M Сн Ni

Mn Mg

0,018 0,034

0,021

0,016

0,37

Остальное

0,024 0,030

0,51 0,047

Обработанный ферросплавом без алюминия

3,56

2,63

То же

0,015 0,005

0,017 0,062

0,017 0,168

0,015 0,347

0,021

0,020

0,020

0,022

0,018 0,036 0,35

0,019 0,034 0,37

0,019 0,039 0,38

0,016 0,034 0,34

0,028

0,030

0,028

0,032

0,041

0,045

0,040

0,043

0,021

0,020

0,024

0,022

0,51

0,54

0,52

0,54

3,60

3,54

3,66

3 62

Обработанный ферросплавом с алюминием

2,75 2,66

2,69

2,73

Таблица 2

Химический состав, вес. о;

Ферросплав, ДЬ

P3M Al

Si Mg Ga

Остальное

То же

2,0

2,0

2,0

2,0

2,0

7,53

7,53

7,53

7,53

7,53

2,4

2,4

2,4

2,4

2,4

53,4

53,4

53,4

53,4

53,4

1,8

2,0

5,6

10,0

При изготовлении отливок из данного чугуна имеет место повышенная склонность чугуна к кристаллизации в соответствии с метастабильной диаграммой состояния железоуглеродистых сплавов. Особенно отчетливо этот эффект наблюдается при повышенных скоростях охлаждения (3 — 9 градусов в секунду).

Отливки из чугуна с шаровидным графитом, которые в литой структуре имеют структурносвободные карбиды, необходимо подвергать дополнительно высокотемпературному графитизирующему отжигу для улучшения прочностных и пластических свойств чугуна и механической обрабатываемости.

Недостатками известного чугуна являются высокая степень отбеливаемости и плохая механическая обрабатываемость.

Цель изобретения — снижение степени отбеливаемости и улучшение механической обрабатываемости. Это достигается тем, что чугун дополнительно содержит алюминий при следующем соотношении компонентов, вес. :

Углерод 2,6 — 4,5

Кремний 1,0 — 4,0

Марганец 0,1 — 1,2

Технология получения описываемого чугуна следующая.

Чугун с содержанием, вес. %: 3,87 углерода; 1,53 кремния; 0,59 марганца; 0,20 фосфора и 0,038 серы расплавляют в индукционной печи с кислой футеровкой. Вес плавки 60 кг.

После расплавления и счистки шлака жидкий металл подвергают обработке ферросплавами, составы которых приведены в табл. 2. Необходимые присадки хрома, меди и никеля добавляют в ковш на струю металла или в печь.

В качестве примесей чугун может содержать серу в количестве до 0,03 вес. %; фосфор до 0,2 вес. %.

Отливки из высокопрочного чугуна предла15 гаемого состава имеют следующие свойства;

Предел прочности, кг/м м2 63 — 65

Предел текучести, кг/мм

20 Относительное удлинение, % 6 — 9

Твердость НВФ, кг/м м 207 †2.

Составы предлагаемого и известного чугу25 нов приведены в табл. 1.

Во всех случаях расход модификатора 3% от веса жидкого чугуна. Дробленный ферросплав (фракции 5 — 10 мм) укладывают на дно разогретого до 600 — 800 С ковша, при45 гружают стальной обрезью (2 — 3% от веса жидкого металла), затем наполняют ковш жидким чугуном с температурой 1420—

1450 С. Подготовленными таким образом чугунами заливают пластины толщиной 3,5 и

50 7 мм. Скорость охлаждения металла в пластинах соответственно 9,2; 6,1; 3,2 С/с.

Отливки подвергают металлографическим исследованиям. Определяют количество и размер включений шаровидного графита на

55 единицу площади шлифа; междендритно-точечный графит не учитывают.

Результаты металлографических исследований чугунов с шаровидным графитом приведены в табл. 3.

60 Как видно из приведенных данных, чугуны, содержащие от 0,005 до 0,4% алюминия, имеют в два раза меньшую чувствительность к отбелу, больше включений шаровидного графита и лучший комплекс физико-механичес65 ких свойств.

550453

Таблица 3

Формула изобретения

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, магний, кальций, редкоземельные металлы и железо, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью уменьшения степени отбеливаемости и улучшения механической обрабатываемости, он дополнительно содержит алюминий при следующем соотношении компонентов, вес. :

10 Угл ер од 2,6 — 4,5

Кремний 1,0 — 4,0

Марганец 0,1 — 1,2

Хром 0,01 — 0,5

Никель 0,01 — 1,0

15 Медь 0,01 — 1,0

Магний 0,015 — 0,1

Кальций 0,015 — 0,06

Редкоземельные металлы 0,005 — 0,15

20 Алюминий 0,005 — 0,4

Железо Остальное.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР №473764, 25 М. Кл. С 22С 37/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР №449103, М. Кл С 22С 37/00, 1972.

Количество включений шаровидного графита на

1 мм

Ферросплав, Скорость охлаждения отливки, С/с

Содержание цемента, %

Содержание феррита, %

9,2

6,1

3,2

Нет

То же

9,2

6,1

3,2

40 — 50

9,2

6,1

3,2

1 — 2

9,2

6,1

3,2

30 — 40

10 — 30

Нет

120

Нет

3 — 5

7 — 10

9,2

6,1

3,2

10 — 20

Нет

2 — 3

5 — 8

5 — 10

Составитель Г. Дудик

Техред И. Карандашова

Редактор H. Корченко

Корректор Л. Денискина

Типография, пр. Сапунова, 2

3aказ 694/!6 Изд. № 294 Тираж 799 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

1l3035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5