Чугун Советский патент 1989 года по МПК C22C37/10 

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке состава чугуна для деталей гидроаппаратуры.

Цель изобретения - повышение предела прочности при растяжении и твердости, а также снижение коэффициента трения.

Выбор граниченных пределов содержания компонентов в чугуне предлагаемого состава обусловлен следующим.

Медь при содержании 0,05-0,3 мае.% стабилизирует перлит, увеличивает его сфероидизацию, повышает твердость и износостойкость, их стабильность в процессе эксплуатации и эксплуатационную стойкость литых деталей. При увеличении концентрации меди более 0,3 мас.% начинает проявляться ее ликвация, снижается фактор формы графита, а при концентрации

до 0,05 мас.% снижается твердость и износостойкость отливок в отливках преобладает пластинчатый перлит с дисперсностью Пд 1,0-Пд1,4.

Введение титана в количество 0,02-0,11 мас.% измельчает структуру перлита, повышает твердость, износостойкость, гидроплотность и эксплуатационную долговечность. При концентрации титана до 0,02 мас.% износостойкость, гидроплотность, эксплуатационная долговечность недостаточны, а при концентрации титана более 0,11 мас.% увеличивается коэффициент трения, снижается фактор формы графита и эксплуатационная долговечность.

Дополнительное введение бария в количестве 0,03-0,1 мас.% измельчает структуру чугуна в отливках, повышает гидроплотность отливок, фактор формы графита и обеспечивает повышение износостойкости и эксплуатацион4 J

сд

со

05 4Ь

314

ной долговечности. При концентрации его до 0,03 мас.% дисперсность и стабильность структуры и твердости недостаточны, а при концентрации бария более 0,1 мас.% снижается гидроплотность и эксплуатационная долговечность.

Введение кальция способствует очистке границ зерен и сферондизации графита. При концентрации кальция до 0,03 мас.% снижается дисперсность графита, механические и эксплуатационные свойства. При концентрации кальция более 0,07 мас.% снижается стабильность структуры и свойств, уменьшаются характеристики гидроплотности и долговечности.

Никель в количестве 0,02-0,05 мас.%

как эффективная добавка упрочняет ме- таллическую основу и не снижает вязкость чугуна, снижает порог хладноломкости и .снижает склонность чугуна к образованию трещин, повышает гидроплотность и эксплуатационную долговечность. При концентрации никеля менее 0,02 мас.% его влияние незначительно. Повышение его концентрации более 0,05 мас.% снижает фактор формы графита и эксплуатационную долговечность.

Содержание углерода и кремния в предлагаемом чугуне выбрано с учетом практики производства гидроплот- ных отливок с повышенными значением износостойкости, твердости. При увеличении их концентрации выше верхних пределов стабильность структуры и ударной вязкости и характеристики упругопластических свойств снижаются, а при уменьшении концентрации менее нижних пределов снижается жид- котркучесть, выделяется эвтектический цементит, повышается отбел, что приводит к снижению трещиностойкости и пластических свойств.

Алюминий в количестве 0,02- 0,06 мас.% оказывает раскисляющее и стабилизирующее влияние, способствуя уменьшению содержания неметал- лических включений и повышению гидроплотности, твердости и износостойкости. При концентрации алюминия до 0,02 масо% раскисляющее и стабилизирующее его влияние недостаточное а при концентрации алюминия более 0,06 мас.% снижается твердость отливок и относительная износостойкость.

0

5

5

0

5

0

5

0 5

Содержание основных модифицирующих компонентов (магния 0,02- 0,07 мас.% и церия 0,055-0,12 мас.%) обеспечивает дегазацию расплавов и сфероидизацию графита и перлита и повышение прочностных и упругопластических свойств. Сера увеличивает отбел, снижает ударно-усталостную долговечность, поэтому она исключена из состава чугуна.

Содержание марганца повышено до 0,3-1,1 мас,%, хрома до 0,12- 0,5 мас.% и ограничено пределами концентраций, ниже которых не достигается высокой сфероидизацией пер- - лита и существенного повышения износостойкости, а выше верхнего предела увеличивается содержание цементита и отбел, снижается стабильность структуры и пластические свойства.

Опытные плавки высокопрочных чу- гунов проведены в индукционных печах емкостью 10 т. Перегрев расплава при плавке 1480-1510°С. В качестве шихтовых материалов используют литейные и передельные чугуны, отходы электротехнической стали, стальную стружку, возврат собственного производства, карбюризатор (кокс пековый), ферротитан, никель, феррохром, фер- ,: ромарганец, ферросилиций, силикоба- рий, силикокальций, медь, лигатуры типа ЖКМК, ФСЗОРЗМ, ЖКМКБа. Содержание магния в лигатурах 6-9%, бария 4,8-9,3%, церия 3,5-6%. Лигатуру дробили до фракции 4-20 мм.

Модифицирование чугуна РЗМ-содер- жащими лигатурами производят в плавильной печи. Рафинирование расплава плавиковым шпатом и модифицирование чугуна сфероидизирующими лигатурами, силикобарием, медью и ферросилицием проводят в литейных ковшах.

Из модифицированных чугунов отливают детали гидропанелей, технологические пробы и образцы для испытаний.

В табл. 1 приведены химические составы высокопрочных чугунов опытных плавок.

Определение содержания компонентов в чугунах проведены методами дифференцированного химического анализао

В табл. 2 приведены данные о механических свойствах и характеристик

ки структуры чугунов опытных плавок в отливках.

Механические испытания проводились стандартными методами, а анализ структуры чугунов по известной методике .

Дополнительный ввод меди и бария в состав чугуна, а так же изменение в нем содержания Мл, Се, Ti и Сг обеспечивает повышение Ј& в 1,56- 1,63 раза Нв в 1,55-1,62 раза, а также снизить коэффициент трения в 2,9-4,8 раза.

Формула изобретения Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, алюминий, магний, никель, церий, кальций, титан, |и железо, отличающийся

5

тем, что, с целью повышения предела прочности при растяжении и твердости, и также снижения коэффициента трения, он дополнительно содержит медь и барий при следующем соотношении компонентов, мае:Я: Углерод 3,1-3,6 Кремний 2,1-3,1 Марганец 0,3-1,1 Хром0,12-0,5

Алюминий 0,02-0,06 Магний . 0,03-0,07 Никель 0,02-0,05 Церий 0,055-0,12 Кальций 0,03-0,07 Титан 0,02-0,11 Медь0,05-0,3

Барий0,03-0,1

Железо Остальное Т а б л и ц а 1

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве гидропанелей. Цель изобретения - повышение предела прочности при растяжении и твердости, а также снижение коэффициента трения. Новый чугун содержит, мас.%: C 3,1-3,6

SI 2,1-3,1

MN 0,3-1,1

CR 0,12-0,5

AL 0,02-0,06

MG 0,03-0,07

NI 0,02-0,05

CE 0,055-0,12

CA 0,03-0,07

TI 0,02-0,11

CU 0,05-0,3

BA 0,03-0,1 и FE - остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна BA и CU обеспечил повышение σ_в в 1,56-1,63 раза, НВ в 1,55-1,62 раза, а также снизил коэффициент трения в 2,9-4,8 раза. 2 табл.

Таблица 2