Чугун Советский патент 1990 года по МПК C22C37/10 

Изобретение относится у металлургии, в частности к разработке составов чугуна для деталей машин и технологического оборудования.

Цель изобретения - повышение тре- гциностойкости и улучшение обрабатываемости.

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

Дополнительное введение лития в количестве 0,002-0,08 мас.% оказывает модифицирующее влияние на железоуглеродистый расплав, измельчает структуру, повышает технологические свойства, трещиностойкость при сохранении экономичной скорости резания и улучшения обрабатываемости. При концентрации лития до 0,002 мас.% влияние на достижение цели незначительное, а при увеличении его концентрации более 0,08 мас.% снижается обрабатываемость резанием, вязкость разрушения, однородность структуры в разностенных отливках и стабильность качества их обработки резанием.

Нитриды бария вводят как эффективную модифицирующую и графитизи- рующую добавку, повышающую стабильность структуры и свойств в разно- стенных отливках, обрабатываемость резанием, трещиностойкость и вязкость разрушения. Микролегирующее влияние нитридов бария начинает проявляться с концентрации 0,005 мас.%, при которой отмечается повышение стабильности структуры, улучшение обрабатываемости, технологических и механических свойств в разностенных отливках. Верхний предел концентрации нитСП

со

4

Ь

00

1

ридов бария ограничен содержанием 0,035 мас.%, выше которого снижаются свариваемость, трещиностойкость, механические свойства и их стабильность.

Фосфиды железа оказывают перлити- зирующее действие, повышают стабильность свойств в толстых сечениях отливок, при сохранении вязкости раз- рушения и повышении трещиностойкости и обрабатываемости. При концентрации фосфидов до 0,07 мас.% технологические и механические свойства и обрабатываемость чугуна в отливках низкие, а при концентрации фосфидов железа более 0,25 мас,% усиливается отбел, снижается обрабатываемость, повышается хрупкость и снижается вязкость разрушения.

Иттрий вводят как эффективную модифицирующую добавку, увеличивающую компактность графита, трещиностой- кость, свариваемость и обрабатываемость лезвийным инструментом. Его концентрация принята от содержания 0,03 мас.% с которого проявляется модифицирующий эффект, повышение технологических свойств и обрабатываемости, и ограничена 0,07 мас.%, выше которого снижаются трещиностойкость, вязкость разрушения и обрабатываемость резанием.

Введение алюминия в количестве 0,02-0,07 мас.% раскисляет, микроле- гирует расплав, измельчает включения графита и свопобствует повышению обрабатываемости резанием при сохранении вязкости разрушения. Нижний предел концентрации (0,02 мас.%) принят от содержания, с которого начинает проявляться его модифицирующее влияние на размеры графита и вязкост разрушения, и ограничен концентрацией, выше которой увеличивается пористость чугуна, снижается стабильность структуры, обрабатываемости резанием и трещиностойкости технологических свойств.

Содержание углерода, кремния и марганца в сером чугуне выбрано с учетом практики производства сложных и разностенных отливок без отбела с хорошей трешиностойкостью, обрабатываемостью, выше и ниже которых ухудшается обрабатываемость. Концентра- ция меди в предлагаемом чугуне снижается (О,002-0,012 мас.%). так как при более высоких концентрациях ус.и

0

5

5

0

5

0

5

0

лнвамтся ликвационные процессы, снижающие однородность структуры, способность свариваться и обрабатываемость резанием.

Введение кальция в состав чугуна в количестве 0,007-0,025 мас.% основано на высокой его химической активности, обеспечивающей очистку границ зерен, получение пластинчатого графита меньших размеров, с притупленными, округлыми концами и повышение трещиностойкости и обрабатываемости резанием. При введении кальция менее 0,007 мас.% не обеспечивается перечисленного воздействия на металл, а при концентрации кальция более 0,025 мас.% увеличивается количество неметаллических включений сложного состава, ухудшающих обрабатываемость и способность к варке.

Плавку чугуна проводят в открытых ,индукционных печах с использованием методов переплава, рафинирования расплава, перегретого до 1450°С, выдержки в течение 3-10 мин, микролегирования фосфидами железа, выпуска в литейный ковш с подогретыми модифицирующими добавками нитридов бария, иттрия и лития, и разливки модифицированного чугуна в сухие жидкосте- кольные формы при 1400-1430аС. Усвоение нитридов бария 72-76%, фосфидов железа 92-95%, иттрия 76-79% и лития 67-71%.

Дополнительный ввод в состав чугуна Li, Yt, фосфидов железа и нитридов бария позволяет повысить по сравнению с известным чугуном трещи- ностойкость в 2,94-4,03 раза и улучшить обрабатываемость (V, м/мин) в 3,03-3,15 раза.

В табл. 1 приведены химические составы серых чугунов опытных плавок известного состава и предлагаемого, в табл. 2 - данные о механических и технологических свойств серых чугунов . Формула изобретения

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, алюминий, кальций и железо, отличающий- с я тем, что, с целью повышения трещиностойкости и улучшения обрабатываемости, он дополнительно содержит иттрий, литий, фосфиды железа и нитриды бария при следующем соотношении компонентов, мае %:

5

3,63-4,05 2,21-2,56 0,61-1,32 0.002-0,012

0,02-0,07

0,007-0,025

0,03-0,07

1534087

0,002-0,08 0,07-0,025

0,005-0,035 Остальное

Таблица 1

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для деталей машин и технологического оборудования. Цель изобретения - повышение трещиностойкости и улучшение обрабатываемости. Новый чугун содержит, мас.%: C 3,63-4,05

SI 2,21-2,56

MN 0,61-1,32

CU 0,002-0,012

AL 0,02-0,07

CA 0,007-0,025

YT 0,03-0,07

LI 0,002-0,08

фосфиды железа 0,07-0,025

нитриды бария 0,005-0,035

FE остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна YT, LI фосфидов железа и нитридов бария позволил повысить трещиностойкость чугуна в 2,9-4,0 раза, а также улучшить обрабатываемость в 3,03-3,15 раза. 2 табл.

0,005 0.012 0,035

Ост«ль м

Таблица 2