Чугун
Иллюстрации
Реферат
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве отливок гидроаппаратуры . Цель изобретения - повыше ние вязкости разрушения и герметичности . Новый чугун содержит углерод, кремний, марганец, хром, никель, церий один элемент из группы, содержащей барий, кальций, стронций, медь, магний, нитриды алюминия и железо. Дополнительный ввод в состав чугуна меди, магния, стронция, азота и алюминия в виде нитридов алюминия обе спечивает повышение вязкости разрушения в 1,2-1,3 раза и герметичности в 1,2-1,4 раза, 2 табл. (Л оо СП 4; СП 4
57454 А1
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ
РЕСЙУБЛИН (19) (1!) (51)4 С 22 С 37 10
© © ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4052071/22-02 (22) 07.04,86 (46) 07,12.87. Бюл. И 45 (71) Производственное объединение
"Гомсельмаш (72) М.И.Карпенко, С.М.Перекрестов, Е.И.Марукович, А.П.Мельников и А.К.Карпов (53) 669.15-196(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Р 550454, кл. С 22 С 37/00, 1976.
Авторское свидетельство СССР
Р 985123, кл. С 22 С 37/10, 1983. (54) ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве отливок гидроаппаратуры. Цель изобретения — повышение вязкости разрушения и герметич— ности. Новый чугун содержит углерод, кремний, марганец, хром, никель, церий один элемент из группы, содержащей барий, кальций, стронций, медь, магний, нитриды алюминия и железо.
Дополнительный ввод в состав чугуна меди, магния, стронция, азота и алюминия в виде нитридов алюминия обе спечивает повышение вязкости разрушения в 1,2-1,3 раза и герметичности в 1,2-1,4 раза. 2 табл.
1357454
Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для отливок гидроаппаратуры. с
Цель изобретения — повышение вязкости разрушения и герметичности.
Выбор граничных пределов содержания компонентов в чугуне обусловлен следующим.
Дополнительное легирование чугуна никелем микролегирует, уплотняет и стабилизирует металлическую основу, снижает пористость и другие литейные пороки отливок, повышает их герметичность и механические свойства чугуна, При концентрации никеля до
0,606 мас.7 его микролегирующее вли.яние на уплотнение матрицы сказывается незначительно и герметичность отливок недостаточная, а при увеличении концентрации никеля более
0,28 мас.7. повышается интервал кристаллизации чугуна, снижается вязкость разрушения и увеличивается 25 стоимость литых заготовок.
Магний в количестве 0,05-0,12 мас.% модифицирует, удаляет газы, отбеливает и повышает плотность матрицы, ее однородность и стабильность структурь1, что способствует повышению герметичности отливок для,деталей гид. роаппаратуры, Уплотнение матрицы при концентрации магния ро 0,05 мас.7 недостаточно, а при увеличении со- . держания магния более 0,12 мас.% уве- 35 личивается угар магния, снижаются литейные свойства и вязкость разру шения чугуна в отливках.
Введение металла, выбранного иэ а0 группы, содержащей стронций, барий и кальций,в количестве 0,,01-0,08 мас,7 оказывает .графитизирующее влияние на структуру литого металла, способствует сфероидизации графита и неметаллических включений, снижает газосо45 держание, модифицирует и измельчает матрицу, повышает вязкость разрушения и пластические свйоства. Содержание модифицирующих компонентов,вклювключая церий и металл из группы, содержащей стронциИ, барий и кальций, определяют экспериментально.
Нижние пределы их концентрации обеспечивают существенное повышение дисперсности и герметичности чугуна, при увеличении концентрации более верхних пределов снижает вязкость разрушения и пластические свойства, г
Нитриды в количестве 0,08-0 „12 ггас,% оказывают модифицирующее влияние, облегчают образование и рост графптных включений, упрочняют и измельчают структуру, снижают угар модифицирующих добавок и повышаюг плотность отливок и сопротивляемость коррозии, измельчают структуру графитной эвтектики, повышается гидроплотность, что сказывается на увеличении эксплуатационной стойкости, При концентрации нитридов алюминия да
0,03 мас.7. их влияние на плотность и эксплуатационную стойкость неэначительное,, а при концентрации нитридов алюминия более О, 12 мас.% отмечается их коагуляция и укрупнение неметаллических включений, увеличивается количество зключений, расположенных по границагг литых зерен,что снижает плотность, герметичность,пластические и другие механические свойства и их стабильность.
В чугуне повышена концентрация основных:;омпонентов (углерода 2,7—
3,6 мас.7; марганца 0,4-1,2; кремния
1,0-2,6), исходя иэ практики производства высокопрочных чугунов, без дополнительной термообработ:си. Коггцентрация хрома (0.03-0,12 мас.%) обеспечивает исключение. отбела в отливках гидроаппаратуры и повьш1виив герметичности. Верхний предел кснце".— трации хрома (0,12 мас.7.) можно рекомендовать для толстостенных отливок,, а при более высокой концент ации хро-ма (более 0,12 мас.%) снижаются литейные свойства и вязкость разрушения.
Медь в количестве 0,05-0,35 мас.7. измельчает структуру, микролегирует металлическугс основу, способ- ствует повышению плотности атлиьо-. упрочнению твердого раствора и повь1шению вязкости разрушения, предела усталости и соп-. отивляемости межкристаллитной ксррозии„ что обеспечивает новь шенис эксплуатацион:-:1ои стойкости деталей гидроапгаратуры, Нижний предел кс.нцентрации Yic.,öê (0,05 мас.%) принят от содержания, при котором начкнает сказываться ее влияние на струкT> ру матрицы.,плот ность чугуна в стливках и герметичность. При увеличении концентрации меди более 0,35 мас.7 отмечается увеличение ликвации,, с11ижение ударной вязкости и стабип-:ности гидро135! 4>4
40 плотности и структуры чугуна з отливках.
Фосфор в количестве 0,02-0,09 мас.X микролегирует матрицу распределяУ
5 ясь равномерно по сечению отливок, изменяет природу твердого раствора, снижает пористость отливок, повышает стабильность структуры, повышает жидкотекучесть, увеличивает дисперсность и микротвердость металлиЧеской основы, что обеспечивает повышение герметичности. При содержании фосфора до 0,02 мас.X его влияние на литейныЕ свойства и герметичность сказывается недостаточно, а при концентрации фосфора более 0,09 мас.7, он начинает выделяться в виде сплошной сетки по границам зерен, снижая стабильность металлической основы и механических свойств, появляются в отливках трещины.
Сера является вредной примесью в чугуне, снижающей вязкость разрушения и плотность отливок, и она исключена из состава предлагаемого чугуна.
Плавки чугунов проводят в коксогазовых вагранках с перегревом металла до 1450-1470 С и доводкой химиче-, ского состава в индукционных миксерах. Для десульфурации чугуна применяют известняк и кальцинирован ную техническую соду. В качестве легирующих и модифицирующих присадок
35 используют медь М1 и М2, никель Н1 и Н2, сплавы М!СН и МИ2 ч„ферромарганец, ферроцерий и ферросилиций.
Сфероидизирующее моцифицирование проводят в камерах магнием, а для втори=ного модифицирования используют ферросилиций и силикостронций, азотированный сплав АМСН, силикобарий ил;: силикокальций, вводимые в разливочные ковши. Коэффициенты
45 усвоения компонентов в чугуне составляют,X: никель 86-89; магний 43-50; нитрид алюминия 78 — 86 кальций 70
78; стронций 66-77; барий 67-73.Разливку чугуна в литейные формы для
50 получения отливок гидропанелей, корпусов распределителей и технологичеКак видно из табл.2, предлагаемый чугун обеспечивает повышение вязкости разрушения (в !,2-1,3 раза) и герметичности в о:ливках (в 1,2-1,4 раза) по сравнению с базовым чугуном и может быть рекомендован для корпусных деталей гидроаппаратуры,работающих в условиях гидравлических давлений.
Формула изобретения
Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, алюминий, азот, церий, один элемент из группы, содержащей барий, кальций и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения вязкости разрушения и герметичности, он дополнительно содерж т медь, магний, группа дополнительно содержит стронций, а алюминий и азот содержатся в виде нитридов алюминия при следующем соотношении компонентов,мас.7.:
Углерод 2,7-3,6
Кремний 1,0-2,6
Марганец 0,4-1,2
Хром 0,03-0,12
Никель О, 06-0,28
Церий 0,003-0,05
Один элемент из группы, содержащей барий, кальций и стронций 0,01-0,08
Медь 0,05-0,35
Магний
0,05-0, 12
Нитриды алюминия
Железо
0,03-0,12
Остальное ских проб производят при 1400-1410 С.
Разливку чугуна в литейные формы производит крановыми открытыми ковшами в течение 3-15 мин после присадки графитизирующих добавок.
В табл.1 приведены химические составы известного и предложенного чугуна; в табл,2 — данные о герметичности, вязкости разрушения и других механических свойствах чугуна.
1 35 745/) I в д л н ц а
Содерлвнне компанентон, мвс.2 в чугуне
Ноипонент нэввстлредлегвемом ном
Углерод
3,4
2>7
3>6 2,1
2,7
3,!
3 6
2,6
2,5
4,0
2,6
t,О
Кремний
2,1
2,6
2 6
1,0
2 8
0,9
0,4
0,4
t,2
Марганец 0>3! ° 0 ) > 2
1,2
1,2
0,3
0,2 0,35
0,05
Медь
0,05
0,05
0,2
0,35
0,35
0,0
0,03
0,03
О,!2
0,08
Хром
0,35
О,t2 0,03
0,03
0,07
0,3
О, О?
G,!2
0i0!
0,2 . 0,28
0,06
Никель
0,8
0,06
0,2
0,28
0,06
О>28
),Oi
OiO3
0,32
Фосфор
0,09
О,!!
0,02
0,05
0,02
0,05
0,02
0,09
0,09
О,Oi
О,0!
О,!!
0,04 0,05 0,003
0,04
0,003
0,04
О,05 0,003 Î 05
Церна
),00
0,002 0,08
Нитрнди алцмнннл
0,03
0,08
0, I2
О,ОЭ
Oi08
О,t2
0,03
),O i
Oi)2
0,02
0,!7
О,!2
0,08
0>07
0,05
Магний
Стронций
Варий
Кальций
О,!2
0,05
OiGt
О, !2
0,03
С,)3
0>05 0,08
0,0!
), 008
0,09
0,2
О,04
О,ОВ
0,01
О, !
0,002
0 05
О,02
0,0!
0,08
<)>00i
0>002 0>09
Нелезо
Остальное ное
ío". ное ное нос нее нее нос нее нее ное
0,03
Азот
Алюминий О,!
Таблица 2
Г т
3 Предел Относипроч- тельное
I ности f удлине> 1 к ге/мм i иие, Х
)Сопротив1- ляемость давлениt9
)водорода, ат !
i
I
2 Характеристики струк1 туры по ГОСТУ е! Герметич1; ность при даалепии
) воды нс
)мене-, эт
)
) ! Вязкость разрушения, кгс,мм /2
Относительна>
Уда рная
Чугун гидроплотвязкость, кгс и/
/см
Размеры графита Диспер снесть ность„
J перлита
Известный
6ОО
280
515
Р)д 1,0 Грвз 90
110
300
9,3
5,1
Предлагаемый
2 63,8
440
615
Пд 0,5 Граэ 45
Пд 0,3 Граэ 25
Пд 0>3 Граз 25
Пд 0,5 Граэ 45
Пд 0,3 Граз 25
Пд 0>3 Грвз 25
Пд 0,5 Грвз 45
Пд 0,3 Грвз 25
Пд t 4 Эpaa 90
Пд 1,4 Грез 90
Пд О,:, Гр 45
128
16,7
360
378
510
660
138
17,f3
72,5
8,7
520
720
146
17,5
38О
8,3
71,8
7 5
6С|О
430
359
16,4
63,7
500
645
135
356
16,5
8 8
65,8 г>О
7iO
143
378
17,7
8,5
67,5
6tO
126
356
7,2
16,1
63,5
144 с, ° с !
720
377
8,О
16,9
68,3
6О>0
2)О
505
tÎ8
275
6,4
tf3 >2
1О
510
;О8
2 7
10,4
6,5
6О,2
5 О
380
6,8
120
3!8
13 4
62,7
Остань- Оствль- Оствль- Оствль" Оствль- Остсль- Оствль- Оствль- )сталь- Оствль- Оствль