Способ получения чугуна с шаровидным графитом Советский патент 1975 года по МПК C21C1/00 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к получению чугуна с шаровидным графитом, к изготовлению тонкостенных отливок из высокопрочного чугуна, а также к индивидуальной отливке поршневых колец.

Известен способ получения чугуна с шаровидным графитом для тонкостенных отливок типа поршневых колец, заключающийся в расплавлении чугуна, его перегреве и обработке металла специальными шлаками, углеродсодержащей присадкой, затем глобуляризирующей присадкой, например Mg и, наконец, вторичной обработке графитизатором, после чего металл готов для разливки в формы.

Однако известный способ требует применения специальных, чистых по содержанию примесей шихтовых материалов, например шведских доменных чугунов, выплавленных на древесном угле, а применения термообработки для получения необходимой структуры, обеспечивающей высокие механические свойства отливок.

Цель изобретения - получение чугуна с шаровидным графитом при сравнительно низком содержании остаточного магния (не более 0,03%), пригодного для индивидуальной отливки поршневых колец, в частности в сырую песчаную форму с заданной структурой в

литом состоянии, с фиксированным количеством карбидов и феррита - не более 10% . Для этого расплавленный низкосернистый

чугун перегревают в иечи до температуры 1500-1600°С, обрабатывают углеродсодерл ашей присадкой в количестве 0,1-0,5%, затем силикокальцием в количестве 0,3-1,0%, после чего совместно с магнийсодержащей присадкой или после нее вводят хромосодерл ащую присадку в количестве 0,02-0,9%.

Перед заливкой металла в формы его дополнительно обрабатывают графитизирующей присадкой, например ферросилицием в количестве 0,5-1,2% (количество вводимых присадок указывается в % от веса металла).

Оптимальный состав чугуна, подвергаемого обработке, следующий: углерод - 3,5-4,0%, кремний - 2,2-2,7%, марганец - 0,4-1,0%, медь - 0,7-1,0%, хром - не более 0,3%, сера-до 0,02%.

В качестве углеродсодержащей присадки используется электродный бой, кокс, графит гранулированный (ТУ-01-18-68) и другие углеродсодержащие материалы.

В качестве магнийсодерл ашей добавки могут быть использованы различные комплексные модификаторы и лигатуры, наиример Mg-N4-Si; Mg -Fe -Si; Mg-Cu и др.

В случае введения в чугун хрома совместно с магнием иредночтительно использовать лигатуру, имеющую следующий состав: магний - 8-10%, кремний - 30-40i%, медь - 20-30%, хром-1,5-18,0%, железо -остальное.

Магнийсодержащая нрисадка вводится в чугун одним из известных способов, например, с помощью колокольчика.

В качестве хромосодержащей присадки применяется феррохром, ферросиликохром, металлический хром и т. д., которые вводят в металл в измельченном виде (1-5 мм).

Пример 1. В средиечастотной иидукционной печи выплавляют чугун следующего состава: углерод - 3,8%, кремний - 2,2%, марганец - 0,5%, сера - 0,019%, хром - 0,22%, медь -0,6%, фосфор-0,065%.

Чугуи перегревают до 1550°С и после трехминутной выдержки подстуживают до 1500°С. Затем на поверхность расплава вводят бой графитовых электродов с размером частиц 3-8 мм в количестве 0,3% от веса металла. После выдержки в течение 6 мин с поверхности расплава удаляют остатки электродного боя и присаживают 1 % силикокальция (КАСИ-0). После перемещиваиия металла и скачивания образовавщегося шлака в расплав вводят 0,8% лигатуры кремний - медь- магний (8,5 магния) одновременно с порощкообразным феррохромом в количестве 0,3% (по хрому).

Перед разливкой металла в формы его подвергали вторичной обработке графитизатором - дробленым ферросилицием в количестве 1,0% от веса металла.

Полученным таким образом металлом были залиты стопки поршневых колец двигателя ЯМЗ-238 в сырую песчапую форму (размер отливки: диаметр наружный 138 мм, диаметр внутренний 122 мм, высота 4,9 мм).

Структура полученных отливок: графит шаровидный - размер включений 10-35 мк, перлит сорбитообразный и тонкопластинчатый, карбиды - 6,5-9,0% и феррит - 8,0%.

Пример 2. В среднечастотной индукционной печи с тиглем из кварцита расплавляют чугуи следующего состава: углерод - 3,9%, кремний - 2,6%, марганец - 0,6%, сера -

0,018%, хром - 0,20%, медь - 0,7%, фосфор - 0,09%. Металл перегревают до 1520°С и на поверхность .его вводят 0,3% электродного боя с размером частиц 4-10 мм. После шестиминутной выдержки при температуре

1510-1520° остатки электродного боя удаляют с поверхности металла и вводят 0,6% силикокальция. Затем металл перемешивают, скачивают шлак и в расплав вводят сначала 0,55% лигатуры кремний - медь - магний

(8,5% - магния), а затем 0,5% порошкообразного ферросиликохрома.

Перед разливкой металла в форму его дополнительно обрабатывают дробленным ферросилицием в количестве 1,2% от веса ме0 талла.

Подготовленным таким образом металлом залили стопки поршневых колец двигателя BA3-2il01 в сырые песчаные формы (размеры отливки: диаметр наружный - 82 мм, диа5 метр внутренний - 71 мм, высота - 2,6 мм).

Предмет изобретения

1.Способ получения чугуна с шаровидным графитом, заключающийся в pacплaвv eнии низкосернистого чугуна, его перегреве и обработке металла углеродсодержащей присадкой, магпийсодержащей добавкой и вторичной обработке графитизатором, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода магния и получения структуры с фиксированным количеством феррита и карбидов, в чугуи, после обработки его углеродсодержащей присадкой, вводят снликокальций в количестве 0,3-1,0% от веса металла, а перед вторичной обработкой графитизатором вводят хромосодержащую присадку в колигестве 0,02-0,9% от веса металла.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что хромосодержащую ирисадку вводят одновременно или после ввода магнийсодержащей

5 добавки.