Чугун Советский патент 1984 года по МПК C22C37/10 

о

ел Изобретение относится к метгшлур гии, в частности к получению специальных чугунов с шаровидным графито для изготовления тонкостенных отливок литьем в кокиль без термической обработки и может Выть использовано в машиностроении. Известен чугун l следующего хи мического состава, мас.%: Углерод2,5-4,0 Кремний3,2-4,5 Марганец0,2-0,5 Хром0,3-0,5 Медь . . 0,2-0,4 Магний0,04-0,08 Редкоземельные элементы0,03-0,06 ЖелезоОстальное Однако данный чугун не обеспечивает получения качественных кокил ных отливок без отбела с высокими физико-механическими свойствами. При литье в кокиль такого чугуна образуется перлито-ферриткая структура, содержащая до 20% цементита и графит шаровидной формы. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является чугун следующего химического состава, мас.%: Углерод1,7-3,5 Кремний0,5-2,5 , Марганец31-42 Магний0,015-0,09 Кальций0,01-0, 12 Редкоземельные элементы 0,001-0,15 Хром0,1-3,0 Барий0,0001-0,12 ЖелезоОстальное При изготовлении кокильных отливок из такого чугуна имеет место по вышенная склонность чугуна к кристал лизации в соответствии с метастабил ной диаграммой состояния железоугле родистых сплавов. При сумме углерод и кремния менее 6,5% и наличии высо ких концентраций марганца в отливках наблюдается сквозной отбел. Отливки из чугуна с шаровидным графитом, которые в литом состоянии имеют цементит, необходимо подвергать дополнительно высокотемпературному гра фтизирующему отжигу для улучшения прочностных, пластических свойств и обрабатываемости. Недостатками известного чугуна яв ляются высокая степень отбеливаемоети и плохая обрабатываемость резанием, а также высокое содержание дефицитного марганца. Цель изобретения - полное устране ние отбела, повышение прочности и пластичности, а также получение ферритной структуры. Поставленная цель достигается тем что чугун содержит углерод, кремний марганец, магний, кальций, редкоземельные элементы, хром, барий и железо в следующем соотношении, мас.%: Углерод3,3-3,7 Кремний3,2-5;, О Марганец0,1-6,5 Магний0,04-0,08 Кальций0,01-0,10 Редкоземельные элементы 0,03-0,06 Хром0,10-0,25 Барий0,13-0,20 ЖелезоОстальное Содержание углерода повышено с целью предупреждения образования отбела, повышения механических свойств и улучшения литейных свойств. Наиболее эффективным методом увеличения графтизируемости чугунов является повышение содержания в них кремния. Кремний, снижая растворимость углерода в чугуне, способствует размельчению графитовых включений, а также поклшает стабильность структуры, переводя ее из многофазной в однофазную ферритную структуру. Кроме этого, кремний упрочняет феррит. Таким образом, повышенное содержание суммы углерода и кремний .(выше 6,5%) обеспечивает получение плотных качественных кокильных отливок. Марганец, являясь карбидообразующим элементом, оказывает большое влияние на структуру и свойства чугуна с шаровидным графитом. С целью сохранения высокой пластичности .ферритных чугунов с шаровидным графитом содержание марганца не должно превышать 0,6%, В противном случае в структуре образуются карбиды и перлит. На термодинамическую активность бария сильно влияет марганец. До 0,5% марганца в чугуне барий способствует ферритизации матрицы, а при 0,6% и более с т абили аиру ет перлит. Магний содержится в пределах, необходимых для обессеривания и глобуляризации графита. Кальций Содержится в Пределах, необходимых для десульфургщии и раскисления чугуна. Обработка чугуна редкоземельными металлами (РЗМ) устраняет грубопластинчатую форму графита, обеспечивает получение правильной шаровидной формы графита и позволяет подавить вредное врияние элементов-деглобуляризаторов, а также существенно повысить прочностные и пластические свойства чугуна в литом состоянии. Хром в количестве 0,1-0,3% наиболее благоприятно улучшает структуру чугуна и исключает появление отбела в тонкостенных отливках. При содержании хрома более 0,3% возможно образование карбидов. Введение в чугун бария позволяет полностью устранить образование в микроструктуре структурно-свободного цементита и получить однородную ферритную металлическую матрицу с высокой степенью дисперсности, что способствует повышению прочности и пластичности . Барий в составе чугуна с 0,13% интенсивно повьаиает графитиэирующее воз действие на первичную кристаллизацию графита, и до содержания бария 0,2% чугун не проявляет склонности к отбелу. Пример . Выплавку чугуна производят в индукционных печах с основной или кислой футеровкой емкостью 60-120 кг. Для выплавки чугуна исполь зуют литейные и предельные чугуны, стсшьной лом, ферросплавы и лигатуры содержащие кремний, магний, кальций, РЗМ, барий.Расплавленным чугуном с температурой 1400-1450С заливают в кокиль клиновые технологические проОы согласно ГОСТ 7293-79. Из проб изготавливают шлифы для металлографического анализа чугуна согласно ГОСТ 3443-77. Химический состав, результаты металлографических исследований и глубина отбела, прочность и пластичность предлагаемого чугуна и прототипа приведены в таблице. Как видно из таблицы, предлагаекый чугун имеет полностью ферритную металлическую основу без отбела. Термическая обработка не требуется. Использование предлагаемого изобретения позволит значительно увеличить срок службы кокильных отливок из ферритного чугуна с шаровидным графитом, повысить производительность труда и улучшить санитарно-гигиенические условия труда в литейном цехе. Ожидаемый экономический эффект от использования предлагаемого чугуна Ьоставит более 200 тыс. руб.

ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, магний, кальций. редкоземельные элементы, хром, барий и железо, отличающийся тем, что, с целью полного устранения отбела, повышения прочности и пластичности, а также получения ферритной структуры, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: 3,3-3,7 Углерод 3,2-5,0 Кремний 0,1-0,5 Марганец 0,04-0,08 Магний 0,01-0,10 Кальций Редкоз емельные 0,03-0,06 элементы О,10-0,25 Хром О,13-0,20 Барий Остальное Железо (Л

Предлагаемый

Продолжение таблицы