Чугун Советский патент 1992 года по МПК C22C37/08 

Изобретение относит-ся к металлургии, а именно к составам железоуглеродистых сплавов, и может быть использовано для изготовления деталей станкостроения, работающих в условиях циклических гидравлических нагрузок, а также крупных станин.

Цель изобретения - повышение гид- ропрочности и демпфирующей способности чугуна и снижение его склонности к короблению.

Для достижения указанной цели в его состар дополнительно вводят свинец и цинк при следукдцем соотношении компонентов, мас.%:

эо :о

3,0-3,6

2,0-2,8

0,3-0,8 .

ц

0,20-0,4

0,1-0,6

0,05-0,1

0,05-0,08

0,01-0,2

0,008-0,12

0,02-0,04

0,1-0,18

Остальное

Чугун может содержать в качестве примеси серу 0,08-0,1 мас.%.

Совместное наличие в составе чугуна никеля, хрома, цинка, церия, лантана и свинца существенно улучшает структуру чугуна и повьшает его эксплуатационные свойства. Комплексное введение перечисленных элементов и их взаимодействие с присутствующими гарантирует получение перлитной структуры с включениями графита 80120 мк. Структурные изменения, протекакяцие в сплаве при охлаждении, не вызывают больших межфазных напряжений, что благоприятно оказывается на гидропрочности и склонности крупногабаритных отливок к короблению. I Дополнительное введение свинца и цинка в сплав имеет различный механизм влияния на достижение поставленной цели. Свинец при кристаллизации измельчает эвтектическое зерно и входит в состав фосфидной эвтектики, которая, располагаясь по границам пер вичных зерен, существенно гасит механические колебания, возникающие на поверхности изделия. Цинк влияет на эвтектоидное превращение в чугуне и дает возможность получать перлитную структуру одной дисперсности как по сечению зерна, так и по сечению отливки. Пределы концентрации данных элементов выбраны экспериментально.

Пределы содержания компонентов установлены исходя из получения наибо-лее благоприятного сочетания структуры и свойств сплава. Нижний предел по содержанию углерода 3,0%, кремния 2,0%, верхний по содержанию марганца 0,8%, хрома 0,18% обеспечивает получение структуры без включений ледебурита. Верхний предел по содержанию углерода 3,6%, кремния 2,8% способствует получению структуры, при введении остальных элементов, с количеством феррита не более 5%. Нижний предел по содержанию марганца 0,3%, хрома 0,1%, рикеля 0,05%, фосфора 0,2%, цинка 0,08%, свинца 0,01%, меди 0,1% обеспечивает существенное повышение свойств при минимальной степени легирования структуры. Верхний предел По содержанию фосфора 0,4% при модифицировании Щ40 способствует образованию разомкнутой сетки фосфидной эвтектики. Дальнейшее увеличение фосфора приводит к существенному снижению пластичности материала. Увеличение меди более О , 6% и никеля более

0,1% для сплава данного состава экономически нецелесообразно. Содержани церия и лантана выбрано экспериментально с учетом соотношения РгССе + + La) 2,5:4.

Пример. Для изучения структуры и свойств предлагаемого материала быпи выплавлены чугуны, содержащие основные компоненты на разных уровнях, а также известный сплав со средним уровнем содержания компонентов.

Технология плавки .чугуна состоит из расплавления литейных и .передельных чугунов, рассчитанных по соотношению для получения сплава с необходимым содержанием углерода, кремния и марганца. Производится ввод в расплав феррохрома (45% Сг), феррофосфора (15% Р), бронзы марки Бр 010 Ф1 электролитического никеля и модифицирование в ковше сплавом МЦ-40. Расчет шихты для получения чугуна необходимого состава осуществляется с учетом усвоения кремния, марганца и никеля 90-95%, меди, фосфора, цинка, свинца и хрома 80-90%, церия и лантаиа 70-85%.

Испытания на склонность сплава к короблению проводили на образцах, представлентагх на фиг.1. Образцы отливали в сухую песчаную форму. Склонность сплава к короблению оценивали в миллиметрах. Схема замера представлена на фиг.2.

Циклическую гидропрочность оценивали по количеству циклов до появления первой трещины, гидротечи или разрушения образца. Испытания проводили на гидростенде, используя специальное приспособление. I .

Демпфирующая способность чугуна

представлена циклической вязкостью С| при напряжении G 5 кг/мм .

Химические составы чугунов и результаты исследований представлены в таблице.

Как видно из данных таблицы, дополнительное введение в состав чугуна, свинца и церия существенно повышает эксплуатационные и технологические характеристики чугуна.

Формула изобретения

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, фосфор, медь, никель, церий, лантан, хром, железо, о т личающийся тем, что, с целью повьппения гидропрочности и демпфируюгдип способности чугуна и снижения его склонности к короблению, он дополнительно содержит свинец и цинк при следзшцем соотношении компонентов, мас.%: 3,0-3,6 Углерод 2,0-2,8 Кремний 1 0,3-0,8 Марганец 0,2-0,4 Фосфор 0,1-0,6 . 0,05-0,1 Никель 0,05-0,08 0,02-0,04 Лантан 0,1-0,18 0,01-0,2 Свинец 0,008-0,12 Остальное Железо

Изобретение относится к металлургии и литейному производству, а именно к составам высокоуглеродистых сплаво^ железа с высокими механическими и эксплуатационными -свойствами, и может быть широко использовано при массовом производстве деталей из чугунных отливок корпусных деталей в станкостроении. Целью изобретения является повышение^ гидропрочности и демпфирующей способности чугуна и снижение его склонности к короблению. Поставленная цель достигается за v счет введения в состав чугуна никеля, цинка и свинца при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: углерод 3,0-3,6;' кремний 2,0-2,8^ марганец 0,3-0,8; фосфор О,2-0,4J медь 0,1-0,6; никель 0,05-0,1; церий 0,05- 0,08; свинец 0,01-0,2; цинк 0,008- 0,12' лантан 0,02-0,04, хром 0,1- 0,18 J железо остальное, Использование чугуна предлагаемого состава позволяет повысить циклическую гидропрочность в 1,86 раза и снизить • склонность чугуна к короблению на - 30-40%. 1 табл., 2 ил. '^(Лс

/// /1 ///////// // / /////////

te/

Y/ f(Риг.2