Чугун для изложниц Советский патент 1992 года по МПК C22C37/10 

Изобретение относится к области металлургии, в частности, к разработке составов чугуна для отливок, работающих в условиях термоциклических нагрузок, например: изложниц центробежных машин.

Известен чугун, содержащий (мас.%):

углерод

кремний

марганец

хром

никель

медь

магний

кальций

барий

редкоземельные

металлы

железо

3,1-3,7

2,1-3,2

0,2-0,6

0,05-0,2

0,05-0,4

0,05-0,5

0,04-0,75

0,001-0,01

0,01-0,1

0,01-0.02 остальное Данное сочетание элементов химического состава известного чугуна не обеспечивает получение его необходимой термостойкости в отливках, эксплуатируемых в условиях термосмен (например, в изложницах центробежных машин) вследствие нестабильности его структуры при высоких температурах.

Наиболее близким к заявляемому по количественному и качественному составу является чугун, содержащий (мас.%): углерод3,2-3,6

кремний1,8-2,5

Марганец0,1-0,4

магний0,01-0,015

медь0,5-0,8

кальций0,06-0.10

никель0,6-0,8

РЗМ0,03-0,06

цирконий0,02-0,10

барий0,02-0,10

железоостальное

Недостатком этого чугуна является низкая термостойкость и высокая склонность к короблению отливок, полученных из этого чугуна, что снижает их эксплуатационную стойкость в условиях теплосмен.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной стойкости изложниц за счет увеличения термостойкости и снижения склонности к короблению.

Указанная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, магний, медь, кальций, никель,

со

С

редкоземельные элементы (РЗМ), цирконий, барий и железо, дополнительно содержит алюминий и титан при следующем соотношении компонентов (мае. %): углерод3,5-4,0

кремний2,0-2,8

марганец0,01-0,4

магний0,3-0,08

медь0,2-0,4

кальций0,3-0,06

никель0,2-0,4

РЗМ0,03-0,08

цирконий0,03-0,06

барий0,03-0.06

алюминий0,03-0,06

титан0,03-0,06

железоостальное

Авторам неизвестны технические решения, содержащие заявляемую совокупность отличительных признаков, следовательно, заявляемое изобретение соответствует критерию существенные отличия.

Дополнительный ввод в состав чугуна алюминия и титана при их соотношении соответственно к РЗМ и магнию 1:1-5 обеспечивает повышение термостойкости и снижение склонности к короблению заготовок металлоформ из этого чугуна за счет уменьшения модуля упругости материала и уровня литейных напряжений в нем. Оптимальное содержание этих компонентов с точки зрения достижения этих целей составляет 0,03-0,06%. При их содержании в чугуне менее 0,03% указанное их влияние не проявляется, а при содержании свыше 0,06% ухудшается структура чугуна за счет появления в ней крупных включений пластинчатого графита и колоний мелкодисперсного междендритного графита, что отрицательно влияет на механические свойства и термостойкость чугуна.

Совместный ввод в состав чугуна таких сильных сфероидизаторов графита, как магний и резкоземельные элементы (РЗЭ) в количестве по 0,03-0,08% помимо их благоприятного влияния на формирование компактных включений графита в структуре, оказывает микролегирующее действие на матрицу чугуна, увеличивая дисперсность перлита и термостойкость чугуна. При их содержании менее 0,03% в структуре чугуна формируются грубые включения пластин- чятого графита, что снижает механические свойства и термостойкость чугуна, а при их содержании более 0,08% в структуре чугуна появляются карбиды.снижающие механические свойства и ухудшающие термостойкость и склонность к короблению чугуна.

Оптимальное соотношение содержаний титана и магния в чугуне составляет 1:1-1.5. Указанное соотношение обеспечивает достижение цели изобретения за счет совместного адсорбционного действия этих элементов, обеспечивающих получение мелкодисперсных компактных включений графита. При этом соотношении, меньшем 1:1, проявляется сильное десфероидизиру0 ющее графит действие титана, свойства чугуна ухудшаются. При этом соотношении, большем 1:1,5, не достигается необходимого измельчения включений графита.

Соотношение содержаний алюминия и

5 РЗЭ а чугуне 1:1,-1.5 обеспечивает необходимую компенсацию редкоземельными элементами отрицательного влияния алюминия на форму графита и свойства чугуна. При этом соотношении менее 1:1 указанного

0 действия РЗЭ недостаточно и цель изобретения не достигается, при этом соотношении, большем 1:1,5, проявляются собственные, ухудшающие форму графита, влияние РЗЭ, что отрицательно сказывает5 ся на свойствах и термостойкости чугуна.

Уменьшение количества никеля и меди в заявленном составе чугуна обеспечивает снижение микротвердости перлита, модуля упругости и уровня напряжений в чугуне.

0 что способствует снижению склонности к короблению отливок. При превышении содержания этих элементов в чугуне 0,04%, уровень напряжений в отливках возрастает, ухудшаются свойства чугуна, а при их содер5 жании в чугуне менее 0,2% не обеспечивается необходимый уровень прочности материала, что ухудшает термостойкость чугуна в условиях теплосмен.

Ввод в состав чугуна кальция, циркония

0 и бария в количестве 0,03-0,06% обеспечивает достижение поставленной цели изобретения за счет их интенсивного рафинирующего и десульфурирующего действия, благотворного влияния на формирова5 ние оптимальной структуры чугуна. Пои их содержании менее 0,03% указанное их действие не проявляется, а при их содержании более 0,06% ухудшаются условия получения чугуна и его технологические свойства за

0 счет интенсивного шлакующего действия этих компонентов.

Базовыми элементами состава заявленного чугуна являются углерод (3,5-4,0%), кремний (2,0-2,8%) и марганец (0,01-0,4%),

5 обеспечивающие в заявленном соотношении получение необходимой марки чугуна без отбела.

Сравнительные испытания свойств чу- гунов проводили для оценки термостойкости чугуна и его склонности к короблению.

Сущность изобретения: чугун содержит. мас.%: углерод 3,5-4,0, кремний 2,0-2,8, марганец 0,01-0,4, магний 0,03-0,08, медь 0,2-0,4, кальций 0,03-0,06, никель 0,2-0,4, РЗМ 0,03-0,08, цирконий 0,03-0,06, барий 0,03-0,06, алюминий 0,03-0,06, титан 0,03- 0,06, железо - остальное, при чем отношение содержания титана к магнию и алюминия к РЗМ составляет 1:1-1.5. 1 табл.