Чугун Советский патент 1989 года по МПК C22C37/08 

Изобретение относится к металлургии, в частности к , разработке составов чугуна дпя сложных корпусных отливок.

Цель изобретения - повьшение циклической трещиностойкости и герметичности.

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

Повьшение циклической трещино- стойкости и герметичности достигается только при введении бария, нитри-j дов хрома и никеля в указанных пределах. Отсутствие одного из компонентов или введение их в количествах, отличающихся от указанных пределов, не позволяет достичь существенного повышения циклической трещиностойкости и герметичности.

Дополнительное введение бария в количестве 0,OIZ-0,05 мас.% увеличивает количество феррита и сфероиди- зированного перлита, измельчает структуру, что обеспечивает cyniecT- .венное повышение циклической трещиностойкости и удельной герметичности. При концентрации бария до 0,012 мас,% повьнпение герметичности и циклической трещиностойкости недостаточно а при концентрации бария более 0,05 мас.% снижается однородность структуры, механических свойств и удельной герметичности..

Никель в количестве 0,02-0,8 мас.% обеспечивает повышение удельной герметичности, однородности структуры и свойств чугуна в отливках. Его содержание принято от концентрации 0,02 мас.%, ниже которой однород01

О1

ность структуры и герметичность находятся на низком уровне, и ограничено концентрацией 0,8 мас.%, выше которой отмечается снижение циклической трепщностойкости и износостойкости чугуна в отливках.

Нитриды хрома служат центрами кристаллизации, способствуют измельчению структуры, повышению удароустойчи- вости, трещиноустойчивости, герметич ности и механических свойств. При концентрации нитридов хрома до 0,02 мас.% измельчение структуры и повышение трещиноустойчивости, герметичности и механических свойств недостаточны, а при концентрации нитридов хрома более 0,3 мас,% снижаются удароустойчивость, герметичность и циклическая трещиностойкость .

В предлагаемом составе по сравне- . нию с известным повышено содержание марганца до 0,3-0,7 мас.%. Нижний предел содержания марганца установ лен из необходимости повьш1ения уделъ ной герметичности, выравнивания структуры и твердости. При концентрации марганца более 0,7 мас.% возрастает склонность чугуна к отбелу и снижается циклическая трещиностойкость.

Нижний предел концентрации углерода 2,95 мас.% и кремния 1,55 мас.% установлен с целью исключения образования в структуре эвтектического це10

15

20

,-25

30

онных печах пpo iьшmeннoй частоты. В качестве шихтовых материалов исполь зуют чугунную стружку, высечку пресг- сового цеха, ферросплавы. Технологи- ческий процесс плавки включает науглероживание расплава, введение ферросплавов (феррохром марки ФХ650М, ферросилиций ФС65 с 4%-ным содержанием бария, феррокобальт ФК75} и полуфаб- рикатного никеля НПЗ, модифицирование в ковше ферроцерием , металлической сурьмой или оловом. Из модифицированного чугуна отливают пробы на твердость и циклическую трешзнностой- кость, технологические пробы на отбел и станочные отливки.

Выпуск металла из электрической печи в ковш производят после вьщачи данных экспресс-анализа i и необходимой корректировки техпроцесса дня получения твердости, отбеливаемости и циклической трёшиностойкости. Разливку чугуна по формам производят после процесса модифицирования. Б таблице приведены химические составы чугунов опытных плавок, их механические и технологические свойства.

Испытания на герметичность проводят на стандартных образцах, вырезанных из центральной части ступенчатых плит. Из этих плит вырезают образцы 0 30 мм для механических испыментита и обеспечения высокой цикли- 35таний и.иследования структуры. Испыг

ческой трещиностойкости. Верхние пре-тания на износ проводят на машине

делы содержания углерода 3,45 мас.%МИ-Ш при скорости вращения 450

и кремния 2,2 мас.% обусловлены уве-об /мин и нагрузке 120 Н на образцах

личением неоднородности структуры.

с размерами 12x15 мм. Контртелом с

снижением герметичности, твердости и. 40 жит ролик 040 мм.из чугуна СЧ25.

износостойкости при более высоких их концентрациях.

Введен Ие одного и более элементов из группы, содержащей сурьму, олово, кобальт и церий в количестве 0,05-0,3 мас.%, повьшает стабильность структуры, пластические свойства и герметичность, что обеспечивает повьццение циклической трещиностойкости. При концентрации их до 0,05 мас.% герметичность, удароустойчивость и циклическая трещиноустойчи- вость недостаточны, а верхний предел их концентрации 0,3 мас.% обусловлен увеличением содержания цементита, снижением стабильности структуры и циклической трещиностойкости.

Пример. Опытные ппавки чугунов для отливок проведены в индукци

0

5

0

5

30

онных печах пpo iьшmeннoй частоты. В качестве шихтовых материалов исполь- зуют чугунную стружку, высечку пресг- сового цеха, ферросплавы. Технологи- . ческий процесс плавки включает науг, лероживание расплава, введение ферросплавов (феррохром марки ФХ650М, ферросилиций ФС65 с 4%-ным содержанием бария, феррокобальт ФК75} и полуфаб- рикатного никеля НПЗ, модифицирование в ковше ферроцерием , металлической сурьмой или оловом. Из модифицированного чугуна отливают пробы на твердость и циклическую трешзнностой- кость, технологические пробы на отбел и станочные отливки.

Выпуск металла из электрической печи в ковш производят после вьщачи данных экспресс-анализа i и необходимой корректировки техпроцесса дня получения твердости, отбеливаемости и циклической трёшиностойкости. Разливку чугуна по формам производят после процесса модифицирования. Б таблице приведены химические составы чугунов опытных плавок, их механические и технологические свойства.

Испытания на герметичность проводят на стандартных образцах, вырезанных из центральной части ступенчатых плит. Из этих плит вырезают образцы 0 30 мм для механических испыс размерами 12x15 мм. Контртелом слу5

0

В качестве смазки используют масло М-20Г2, загрязненное 0,55% порошка фракции 6-7 мкм. Износ, определяют после 12 ч приработки в течение 10 ч.

Дпя испытания чугунов на циклическую трещиностойкость используют пластинчатые образцы толщиной от 2 до 4 мм и шириной от 200 до 350 мм с центральным сквозным надрезом. Образг- ць1 подвергают пульсируюп;ему растяжению при начальном максимальном напряжении цикла в исходном сечении 90 МПа, коэффициенте асимметрии цик- r ла 0,1 и частоте 10 Гц. Испытания , проводят до разрушения образца.

Как следует из таблицы дополнительный ввод в состав чугуна одного и более элементов из группы, содержащей Со, S.b и Sn, а также хрома в виде его нитридов позволяет повы- герметичность в 1,06-1,08 раза и циклическую трещииостойкость в 1,1-1,15 раза.

Формула изобретения

10

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, барий, один элемент из группы, содержащей церий, и железо, отличающий- с я тем, что, с целью повышения циклической трещиностойкости и герметич- 15 ности, группа также содержит один и более элементов: сурьму, олово и,

10

15

7845

кобальт, а хром содержится в виде нитг РИДОВ при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод 2,95-3,45 Кремний 1,55-2,2 Марганец 0,3-0,7 Никель 0,02-0,8 Барий 0,012-0,05 Один и более

элементов из

группы, содержащей церий, сурьму, олово и

кобальт0,05-0,3

Нитриды хрома 0,02-0,3 ЖелезоОстальное

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве сложных корпусных отливок. Цель изобретения - повышение циклической трещиностойкости и герметичности. Чугун содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: C 2,95-3,45

SI 1,55-2,2

MN 0,3-0,7

NI 0,02-0,8

BA 0,012-0,05

нитриды хрома 0,02-0,3

один элемент и более из группы, содержащей CE, SB, SN и CO 0,05-0,3

FE остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна одного элемента и более из группы, содержащей CE, SB, SN и CO, а также содержание CR в виде его нитридов позволяет повысить циклическую трещиностойкость в 1,1-1,15 раза и герметичность в 1,06-1,08 раза. 1 табл.