Чугун Советский патент 1988 года по МПК C22C37/10 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам литейных чугунов для азотирования, применяемых для изготовления пресс- форм зкранов кинескопов. Целью изобретения является повышение износе- . стойкости и сопротивления термической усталости поверхностного слоя отливки в условиях воздействия стекломассы. Предложенный чугун содержит, мас.%: .углерод 2,7-2,8; кремний 1,8-2,2; марганец 0,5-0,7; хром О,5-1,Oj.ни- . кель 0,3-0,4; титан 0,1-0,2; медь 0,1-0,3; молибден 0,3-0,6; алюминий 1,5-2,0; кальций 0,1-0,2; железо - остальное. Чугун предложенного состава может быть рекомендован для изготовления пресс-форм зкранов кинескопов, g 2 табл. (Л

со

ел

Изобретение относится к металлур - гии, в частности к составам литейных чугунов для азотирования, применяемы для изготовления пресс-форм экранов кинескопов.

Качество экранов кинескопов определяется не только качеством и свой- ствами стекломассы, но и, в первую очередь, качеством и свойствами фор- мующих поверхностей стеклоформ для их прессования. Основной причиной выхода из строя пресс-форм является ИЗНОС и термическая усталость поверхностного слоя пуансона и матрицы, находящихся в непосредственном контате с расплавленной стекломассой.

Целью изобретения является повышение износостойкости и сопротивлени термической усталости поверхностного слоя отливки в условиях воздействия стекломассы

Предложенный чугун для азотируемы отливок содержит, мас.%:

Углерод 2,7-2,8

Кремний,8-2,2

Марганец0,5-0,7

Хром0,5-1,0

Никель0,3-0,4

Титан0,1-0,2

Медь0,1-0,3

Молибден0,3-0,6

Алюминр5Й1,5-2,0

Кальций0,1-0,2

ЖелезоОстальное

Количества входящих в состав предлагаемого чугуна кремния, марганца, молибдена и меди близки к концентра- циям этих компонентов в известном чугуне для стеклоформ. Легирующие элементы способствуют упрочнению твердого раствора и образованно в нем, твердых высокодисперсных карбидов, повышающих износостойкость чугуна. Несколько noBbiPJeHHoe содержание хром в предлагаемом чугуне, вызвано улучшением таких свойств, как устойчивость против- износа в условиях кратковременного нагрева до 450-550 С,

что соответствует условиям эксплуатации пресс-форм. Наиболее выражено это влияние при пониженном содержании углерода, кроме того добавки хрома обеспечивают при азотировании образование в слое стойких дисперсных нитридов.

Добавки алюминия исключительно стабильно повышают сопротивление мат-

с

0 S 0

5

0

5

Q j

0

5

рицы окислению и термическим ударам, предупреждают образование газовых включений в чугуне, не создавая при этом дефектов в стекломассе. Концентрация алюминия в количестве 1,5-2,0% является оптимальной с точки зрения сохранения требуемых тех юлогических свойств чугуна, а положительное влияние на все названные свойства максимально реализуется при условии обеспечения высокой скорости диффузии этого элемента к поверхности матрицы. Наряду с этим алюминий является сильным нитридообразующим элементом и в сочетании с кремнием способствует растворению азота в oi, -фазе при азотировании, резко повышая износо- и разгаро- стойкость азотированного слоя. Введение в чугун алюминия в количестве 1,5-2,0% способствовало образованию в структуре азотированного слоя нит- ридных и карбонитридных фаз на основе железа и алюминия,повышающих твердость и пластичность слоя;присадка алюминия приводит к увеличению глубинывысокоазотистой карбонитриднойфазы исокра-. щению зоныэвтектоида как продукта распада азотистого аустенита.

Пониженная концентрация углерода (2,7-2,8%)( в предлагаемом чугуне обусловлена тем, что в процессе диффузии алюминия углерод оттесняется вглубь сплава, и чем меньше содержание углерода, тем легче протекает- процесс диффузии алюминия. Нижний предел содержания углерода в чугуне ограничен снижением его литейных и механических свойств.

Пониженная концентрация дорогостоя- щего никеля в предлагаемом чугуне обоснована присутствием в нем алюминия и хрома. Присадка кальция (0,1-0,2%), модифицируя структуру чугуна, способствует рафинированию расплава по кис- лороду, обеспечивает полную усваива- емость алюминия и предотвращает образование в структуре оксидных фаз легирующих элементов, в особенности Эффект,модифицирования состоит в заметном измельчении зерна и уменьшении размеров графитовых включений (более чем в 3 раза), а их форма становится близкой к вермикулярной.

Пример. Сплавы в лабораторных условиях выплавляли в высокочастотной установке ЛИЗ 2-67 с ламповым генератором. Дпя оценки воспроизводимости химического состава cimafsoB и влияния

314/40950

на него условий выплавки плавку про- ных слоях после азотирования обнару- водили в 2-килограммовых тиглях и . жены карбонитридная б -фаза и карбо- 200-килограммовой индуктивной печи ,. нитридная J-фаза. 06PuiH глубина методом переплава с использованием g диффузионного слоя составляет 0,25 - чистых шихтовых материалов, Индукцион- мм. Поверхностная микротвердость ная плавка обеспечивает хорошее перемешивание расплава и равномерное распределение легируюпщх элементов по высоте отливки. Процесс выплавки, ра- 10 таты испытаний приведены в табл.1 финирования и модифицирования сплавов и 2.

Из приведенных данных следует, что чугун предлагаемого химического состава с добавками алюминия и каль- 15 ция, поверхностно упрочненный в процессе кратковременного газового азотирования, имеет более высокие.

азотированного слоя находится в преде лах 8500 - 9500 МПа.

Химический состав сплавов и резуль

осуществляли следующим образом: после . расплавления шихтовых материалов (кроме алюминия) проводили экстракционное раскисление расплава силико- кальцием в количестве 40% от вводимог в чугун, затем наводили криолитовый шлак. Расход криолита составлял 2 кг на 150 кг расплава, что -являлось достаточным для создания шлакового покрова на поверхности металла. После образования на поверхности расплава весьма жидкоподвижного ишака под ишак вводили расчетное количество алюминия, оставшееся количество силикокальция добавляли в разливочный ковш непосредственно перед каждой разливкой. Раскисление кальцием до введения алюминия способствовало связыванию кислорода в расплаве и предотвращению 30 угара алюминия. Плавку вели в апундо- вых тиглях с последующей разливкой чугуна в массивную медную изложницу, При быстром ведении плавки состав приготовляемых сплавов практически сорт- 35 ветстновал составу шихты,

Выплавленные образцы подвергали .гомогенизирующему отжигу при 950°С в течение 4 ч, а затем улучшению - закалке (830-850°С) в масле и кратковременному отпуску при , Микро - структура после улучшения представляет собой сорбитизированный перлит с пластинчатыми включениями графита, твердость НВ 320, Мелкозернистая фар- ритная основа предлагаемого чугуна облегчает проникновение азота вглубь матрицы, что обусловлено повышенной диффузионной подвижностью атомов аэо та в решетке ot-железа,

Термообработа:нные образцы из выплавленных чугунов подвергали ковременному газовому азотированию в атмосфере 50% Ш + 50% природного газа при 560 - 570 с в течение 6 ч в промышленной шахтной печи США 5,7,5/6 при степени диссоциации аммиака 35-45%. Рентгеновским и микро структурным анализами в- поверхност-

( в 3 раза) характеристики износостойкости и сопротивления термической 20 усталости.

Проведенное исследование по опре- делению смачиваемости наглядно ил-, люстрирует преимущество предлагаемого 25 чугуна по сравнению с известным чу Гуном для стеклоформ, а применение его для работы в условиях прессова- ния экранов кинескопов предотвратит .загрязнение стекла, окислами металла.

Таким образом, на основании прозе денных испытаний предлагаемый чугун может быть рекомендован для изготовления пресс-форм экранов кинескопов.

Формула изобретения

Чугун, преимущественно для азотируемых отливок, содержащий углерод, , кремний, марганец, хром, никель,

40 титан, медь, молибден и железо,

отличающийся тем, что, с целью повьшения износостойкости и сопротивления термической усталости поверхностного слоя отливки в услови-

45 ях воздействия стекломассы, он дополнительно содержит алюминий и кальций при следующем соотношении компонентов, мас,%:

50

55

Углерод Кремний Марганец Хром Никель Титан Медь

Молибден ,Алюминий Кальций Железо

2,7-2,8

1,8-2,2

0,5-0,7

0,5-1,0

0,3-0,4

0,1-0,2

0,1-0,3 .

0,3-0,6

1,5-2,0

О,1-0,2

Остальное

ных слоях после азотирования обнару- жены карбонитридная б -фаза и карбо- нитридная J-фаза. 06PuiH глубина диффузионного слоя составляет 0,25 - мм. Поверхностная микротвердость таты испытаний приведены в табл.1 и 2.

азотированного слоя находится в пределах 8500 - 9500 МПа.

Химический состав сплавов и резуль3035

( в 3 раза) характеристики износостойкости и сопротивления термическо 20 усталости.

Проведенное исследование по опре- делению смачиваемости наглядно ил-, люстрирует преимущество предлагаемог 25 чугуна по сравнению с известным чу Гуном для стеклоформ, а применение его для работы в условиях прессова- ния экранов кинескопов предотвратит .загрязнение стекла, окислами металла.

Таким образом, на основании прозе денных испытаний предлагаемый чугун может быть рекомендован для изготовления пресс-форм экранов кинескопов.

Формула изобретения

Чугун, преимущественно для азотируемых отливок, содержащий углерод, , кремний, марганец, хром, никель,

40 титан, медь, молибден и железо,

отличающийся тем, что, с целью повьшения износостойкости и сопротивления термической усталости поверхностного слоя отливки в услови-

45 ях воздействия стекломассы, он дополнительно содержит алюминий и кальций при следующем соотношении компонентов, мас,%:

0

5

Углерод Кремний Марганец Хром Никель Титан Медь

Молибден ,Алюминий Кальций Железо

2,7-2,8

1,8-2,2

0,5-0,7

0,5-1,0

0,3-0,4

0,1-0,2

0,1-0,3 .

0,3-0,6

1,5-2,0

О,1-0,2

Остальное

Таблица

Продолжение табл.2