Жаростойкий алюминиевый чугун Советский патент 1992 года по МПК C22C37/10 

Изобретение относится к металлургии, а именно к легированным жаростойким чугунам, и в частности к высокоалюминиевым серым чугунам, работающим при высоких температурах (1100-1200°С).

Известен жаростойкий чугун, содержащий, мас.%: углерод 1.6-2,5; алюминий 19- 25; кремний 1,0-1.5. марганец 0,4-0,6; серу до0,01,-фосфор0,2; церий0,08-0,20:железо остальное.

Наиболее близким по технической сущности является чугун, содержащий, мас.%: углерод 1,5-2,5; алюминий 19-25; кремний 1,0-2,5; марганец 0,2-1,2; медь 0,2-3,5; церий 0,03-0,12; фосфор до 0,3; железо - остальное.

Недостаток этого состава жаростойкого алюминиевого чугуна заключается в том, что он имеет неудовлетворительную обрабатываемость режущим инструментом в связи с тем, что церий, являющийся сильнейшим карбидообразующим элементом, способствует появлению высокотвердой 4. -фазы в

структуре чугуна, упрочняет а-фазу и сферо- идизирует графит, что приводит к заметному повышению твердости (до 300 Н В),

Цель изобретения - улучшение обрабатываемости резанием.

Поставленная цель достигается тем, что в состав жаростойкого алюминиевого чугуна, содержащего алюминий, углерод, кремний, марганец, медь, фосфор, железо, введен цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Алюминий

Углерод

Кремний

Марганец

Медь

Фосфор

Цирконий

Железо

19-25 1,6-2,2 0,1-1,0 0,1-0,4 1,5-4,0 0,31-0.8 0,03-0,1 Остальное.

Х|

ё

СО 00

Исследования показали, что предлагаемое соотношение компонентов и получаемая пластинчатая форма графита являются

рациональными для обеспечения хорошей обрабатываемости резанием.

Более низкое содержание кремния способствует улучшению обрабатываемости резанием, т.к. при увеличении содержания кремния в алюминиевом чугуне непрерывно повышается твердость а-фазы и, следовательно, общая твердость чугуна и ухудшается обрабатываемость резанием. При содержании кремния меньше 0,1% будет снижена окалиностойкость чугуна. Более высокое содержание фосфора улучшает обрабатываемость резанием, т.к. фосфор образует с медью хрупкие включения фосфидов меди, улучшающих механическую обрабатываемость чугуна. Кроме того, фосфор повышает жидкотекучесть чугуна. Увеличение содержания фосфора более 0,8% снижает прочность чугуна, а при содержании фосфора ниже 0,31 эффективность его действия на обрабатываемость недостаточна. Введение циркония способствует раскислению сплава, связыванию и удалению растворенных в расплаве газов, что приводит к получению плотных, беспористых от- ливок при низкой твердости и хорошей обрабатываемости резанием. При введении циркония меньше 0,03 % не оказывается существенного влияния на структуру чугуна, а при введении более 0,12% ухудшится обра- батываемость резанием. Для подтверждения оптимальности состава в индукционной плавильной печи ИЧТ-1 выплавили 3 опытные плавки предложенного состава (состав 1,2,3), одну плавку (состав 4) с содержанием каждого компонента ниже нижних граничных значений предложенного состава, одну плавку (состав 5) с содержанием компонента выше верхних граничных значений. Была выплавлена также плавка чугуна - прототи- па (состав 6). Химический состав этих плавок приведен в табл. 1.

Для выплавки использовали шихту, состоящую из следующих компонентов. мас.%:

остаток плавки серого чугуна

болото 30

стальной лом20-25

передельный чугун (ПЛ-1)20-25

алюминий первичный (А-7)20-30

медь катодная2,0-4,5

феррофосфор(св.100%)2-5

После расплавления шихты в расппав вводили ферросиликоцирконий в количестве 0,15%.

В табл. 2 приведены свойства отливок в литом состоянии и после отжига по режиму: выдержка при 1000°С - 4 ч, охлаждение до 500°С со скоростью 50°/ч, далее охлаждение на воздухе.

Механическую обработку проводили на образцах диаметром 20 мм, длиной 150 мм, резком с твердосплавной наплавкой ВК-2 и на плоских образцах фрезой диаметром 100 мм с наплавкой ВК-2.

Проводились испытания стандартных образцов на прочность при растяжении и определялся термический коэффициент линейного расширения (ТКЛР) на дилатометре.

Из данных табл. 2 следует, что предложенный жаростойкий алюминиевый чугун обладает более высокой обрабатываемостью резанием, что позволит использовать его взамен высоколегированных жаростойких сплавов, имеющих высокую стоимость. Формула изобретения Жаростойкий алюминиевый чугун, содержащий углерод, алюминий, кремний, марганец, медь, фосфор, железо, отличающийся тем, что, с целью улучшения обрабатываемости резанием, он дополнительно содержит цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Алюминий19-25

Углерод1,6-2,2

Кремний0,1-1,0

Марганец0,1-0,4

Медь1,5-4,0

Фосфор0.31-0,8

Цирконий0,03-0,1

ЖелезоОстальное

Таблица 1

Таблица2

Изобретение относится к легированным чугунам, в частности к высокоалюминиевым серым чугунам. Сущность изобретения: жаростойкий алюминиевый чугун имеет следующий состав компонентов, мэс.%: алюминий 19-25, углерод 1,6-2,2, кремний 0,1-1.0,марганец 0,1-0,4, медь 1,5-4,0, фосфор 0,31-0,8, цирконий 0,03-0,1. железо - остальное. Введение циркония позволяет улучшить обрабатываемость резанием. Физико-механические свойства: ТКЛР (20,9- 21,8) 101/к, в в литом состоянии 130-180 МПа, после отжига 120-165 МПа, НВ в литом состоянии 120-265, после отжига скорость резания 30-70 м/с, 2 табл.

№ состава

Физико-механические свойства

ТКЛР (.

Прочность при растяжении, МПа

в литом после состоянииJ отжига

20,9 21, 4 21,8 19,8

22,6 21,8

180 130 1М не обраб.

165 120 140 не обрабо

(очень хрупкий) не обраб„ не обрабо (очень хрупкий) 350330

Скорость резания, м/с

в литом после состоянии отжига

230 110 160 370

400 290

30 70 ifO не обраб.

не обраб, 20