Чугун
Иллюстрации
Реферат
Изобретение относится к металяургии, в частности к чугунам, и мо- Жет быть использовано при произ.водстве массивных машиностроительных отливок , например корпусов гидросистем. Цель - повышение гидроплотности,предела прочности, модуля упругости. Чугун содержит следующие компоненты, мас.%: С 2,9-3,4; Si 1,8-2,2; Мп 0,5 1,3; Сг 0,1-0,3; Ni 0,05-0,4; Ti 0,02-0,08; V 0,05-0,25; Се 0,005- 0,01; La 0,001-0,01; Nd 0,001-0,01; Al 0,01-0,03; Mg 0,005-0,01; Cu.0,2- 0,8; Fe - OCT. Введение магния и меди приводит к повышению механических свойств и гидроплотности. Чугун имеет следующие свойства Gg 225-310 МПа; f 4,5-7,0 мм; Е 9500-16100 кгс/мм ; НЕ 248-284 ; гидроплотность (значения критического давления, масло/атм) 86-120. 2 табл. i (Л ю 00
СОНИ СОВЕТСНИХ
РЕСПУБЛИН (19) (И) д) 4г С 22 С 37/10
g s"„„(ЫьФ 1
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3915959/22-02 (22) 23.04.85 (46) 15.02.87. Бюл. 11 6 (71) Белорусский политехнический институт (72) С.Н. Леках, Н.И. Бестужев, И.В. Хорошко, E.Ì. Офицеров, В.Ф.Дураидин, Ю.Д. Егоров и В.А; Гольдштейн (53) 669.13.018(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
В 1014965, кл. С 22 С 37/08, 1983.
Авторское свидетельство СССР
11р 985118, кл. С 22 С 37/00, 1982. (54) ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к чугунам, и моает быть использовано при производстве массивных машиностроительных отливок, например корпусов гидросистем.
Цель — повышение гидроплотности,предела прочности, модуля упругости. Чугун содержит следующие компоненты, мас.Ж: С 2,9-3,4; Si 1,8-2,2; Ип 0,5.
1,3; Cr 0,1-0,3; Ni 0,05-0,4; Ti
0,02-0,08; V 0,05-0,25; Се 0,005-.
0,01; La 0,001-0,01; Nd 0,001-0,01;
Al 0,01-0,03; Mg 0,005-0,01; Си.Ор20,8; Fe — ост. Введение магния и меди приводит к повышению механических свойств и гидроплотностн. Чугун имеет следующие свойства Gs 225-310 MIIa;
f 4,5-7,0 мм; Е 9500-16100 кгс/мм
НВ 248-284 ; гидроплотность (значе- P9 иия критического даелеиия, масло/атм)
86-120. 2 табл.
1289905
Изобретение относится к металлур-
/ гии, а именно к составам чугунов, и может быть использовано при производстве массивных машиностроительных отливок, в частности корпусов гидросистем.
Цель изобретения — повышение гидроплотности, предела прочности, модуля упругости.
Составы предлагаемых и известного чугунов приведены в табл. 1. Свойства чугунов представлены в табл. 2.
Нижний предел содержания углерода (2,9 ) и кремния (1,8 ) установлен с целью исключения в структуре чугуна
15 эвтектического цементита и обеспечения хорошей жидкотекучести. Верхние пределы по углероду (3,4X) и крем— нию (2,2 ) установлены исходя из условия кристаллизации чугуна без выделения феррита в процессе охлаждения отливки, исключения сегрегации . графитных включений в массивных частях отливки.
Нижние пределы содержания хрома (0,1X), марганца (0,5X), никеля (0,05Х) обеспечивают требуемую прочность и повышают гидроплотность чугуна за счет высокой дисперсности перлита и исключения свободного фер30 рита в микроструктуре чугуна. Верхние пределы (соответственно 0,3, 1,3 и 0,4X) обеспечивают получение литой структуры без образования первичных карбидов и соблюдения принципа 35 экономичности сплава.
Содержание церия (0,005-0,01 ), лантана (0,001-0,01X), неодима (0,0010,01 .) и алюминия (0,01-0,03 .) обус- 40 ловлено тем, что вышеуказанные эле,менты производят модифицирующее действие, измельчая графит и улучшая его форму. Нижние пределы содержания указанных элементов установлены с целью достижения достаточной величины эффекта модифицирования сплава. Превы пение верхних пределов содержания не ,дает существенного приращения эффек та модифицирования сплава. Кроме того, превышение суммарного содержания
P3M > 0,03-0,05 может привести к вы-. делению первичных карбидов °
Содержание титана и ванадия в пределах 0,02-0,08 и 0,05-0,25Х соответственно наиболее благоприятно ска-. зывается на структуре и свойствах чу1 гуна. Верхние пределы содержания обусловлены требованием исключить образование структурно-свободного цементита, что значительно снижает проч. ность и особенно пластические свойства сплава. Последнее недопустимо для отливок, работающих в условиях гидравлического удара (момент включения гидросистем машины в работу). Нижние пределы (0,02 и .0,05Х соответственно) позволяют в достаточной степени упрочнить сплав.
Чугун для массивных отливок гидросистем должен удовлетворять сложному комплексу противоречивых требований. Он должен обладать высокой равномерной прочностью при толщинах стенки отливки до 40 мм. Особенностью конструкций литых корпусов гидросистем является наличие в их центральной части системы близкорасположенных каналов, в которых при эксплуатации перепад давлений жидкости достигает до 50 атм. Поэтому в централь. ных частях отливок должна обеспечиваться высокая прочность и гидроплотность при удовлетворительной обрабатываемости. Этим требованиям удовлетворяет чугун, имеющий в массивных сечениях перлитную структуру с большим количеством мелких, равномерно распределенных включений графита. Большая степень графитизации чугуна необходима для ликвидации усадочных дефектов за счет самопитания тепловых узлов при затвердевании чугуна. Вместе с. тем, известные чугуны с высокой прочностью, достигаемой за счет комплексного легирования, имеют значительную склонность к образованию усадочных дефектов и поэтому не применимы для изготовления указанных отливок.
Дополнительный ввод магния, сильного рафинирующего элемента, активно вступающего в химическое взаимодействие с кислородом и серой и образующего дополнительные центры кристаллизации чугуна, способствует измельчению его включений, резкому увеличению суммарного количества графита.
Причем этот эффект мало зависит от толщины стенки отливки. Кроме того, магний в совокупности с Р3М в указанных концентрациях эффективно воздействует на форму графита, приближая ее к вермикулярной. Нижний предел (0,005X) установлен исходя из достижения определенной величины эффекта. Повышение верхнего предела не
1289905 .
Та блица!
Содержание компонентов, 7
Пределы содержания ингредиентов
Чугун
С Si Xn Cr Ni Ti V
Извест- Средний 0 3,2 2,0 1,15 0,3 0,2 0,1 0,2 ный
Предла- Нижний 1 2,9 1,8 0,5 0,1 0,05 0,02 0,05 гаемый
Средний 2 3,2 2,0 0,9 0,2 0,2 0 05 0,15
Верхний 3 3,4 2,2 1,3 0 3 0,4 0,08 0 25 усиливает измельчения графита и усложняет технологию получения сплава, при этом резко увеличивается объем усадочныж дефектов. Медь в пределах содержания 0,20,8 в наибольшей степени перлитизирует и упрочняет сплав, положительно влияет на форму и характер распределения графита. При этом не ухудшается графитизация сплава. Превышение верхнего предела содержания меди может привести к неравномерности микрораспределения, а также микроликвации, что ухудшает весь комплекс физико-механических свойств.
Введение в чугун меди и магния в количествах 0,2-0,8 и 0,005-0,0l соответственно способствует повышению гидроплотности массивных отливок за счет улучшения формы графита и характера его распределения, а также благоприятного воздействия на металлическую матрицу.
Плавку проводили в индукционной печи с кислой футеровкой с.применением следующих шихтовых материалов: литейного чугуна ЛК2, стального лома, ванадиевого чугуна, содержащего титан, ферросплавов марганца, кремния, никеля, хрома, меди, лигатур, содержащих РЗМ и алюминий. Расплав подоо гревают до 1450 С, доводят к химическому составу ферросплавами и перед заливкой вводят лигатуру, содержащую церий, лантан, неодим и алюминий МЦ-40. Чугун заливают в разовые песчано-глинистые формы с толщиной стенки 80 мм. Гидроплотность определяли на образцах, вырезанньж из центральной части отливки. Образцы выполнялись в виде колпачков с тол5 щиной рабочей части 3,0 мм. В качестве критерия гидроплотности сплава выбиралось давление жидкости (масла), при котором рабочая поверхность колпачка потела. Время выдержки опытных образцов во всех случаях было постоянным и равнялась 15 с.
Формула изобретения
Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, титан, ванадий, церий, лантан, неодим, алюминий и железо, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения гидроплотности, предела прочности и модуля упругости, он дополнительно содержит медь и магний при следующем соотношении ингредиентов, мас.Ж:
Углерод 2,9-3,4
Кремний 1,8-2,2
Марганец 0,5-1,3
Хром 0,1-0,3
Никель 0,05-0,4
Титан 0,02-0,08
Ванадий 0,05-0,25
Церий 0,005-0,0!
Лантан 0,001-0,01
Неодим 0,001-0,01
Алюминий 0,01-0,03
Магний 0,005-0,01
Медь О, 2-0,8
Железо Остальное.
1289905
Продолжение табл.!
Содержание компонентов,Я
Се La Nd Al Mg Cu Fe
Чугун
Извест- 3,01 0,005 0,005 0;05 ныи
Остальное
П1 едла- 0,005 0,001 0,001 0,01 0,005 0,2 г емый
0,008 0,005 0,005 0,02 0,008 0,5
Таблица 2 „ИПа f, мм
Е, кгс/мм
Чугун
НВ
Известный
4,5
8250
248
208
4,5
9500
248
225
16100
6,5
292
256
ll4
14000
7,0
284
310
120
Составитель Г. Дудик
Редактор Н. Киштулинец Техред В.Кадар Корректор Л. Пилипенко
Заказ 7872/26 Тираж 627 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Номер по порядку сплава
Предлага- емый
0,01 0,01 0,01 0,03 0,0! 0,2
Гидроплотность (значения критического давления), масло/атм.