Чугун
Иллюстрации
Реферат
Изобретение относится к области литейного производства, в частности к составам чугунов с высокой электропроводностью . Предлагаемое изобретение может быть исполътовано для получения отливок с высокими механическими характеристиками и хорошей электропроводностью . Цель изобретения - повышение электропроводности и жидкотек у чести при сохранении механических свойств. Повышение электропроводности сплава при сохране1ши высоких показателей механических свойств достигается дополнительным вводом в чугун церия при следующем соотношении компонентов , мас.%: углерод 3,2 - 3,9; кремний 2,3-2,9; марганец 0,005-0,04; медь 1,5-3,55; магний 0,01-0,03; алюминий 0,05-0,13; церий О ,005-0,025; железо остальное. Ввод в состав чугуна церия способствует измельчению графита и дополнительной графитизации сплава. Образуя окислы и нитриды, церий создает дополнительные центры кристаллизации, которые служат подложками для выделения графита. Графитизация сплава приводит к повышению его электропроводности Предлагаемый состав сплава можно использовать для изготовления контактных башмаков токocъe -fflикoв 1 . табл. (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУ6ЛИК (51)4 С 22 С 37 10
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ASTGPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4121752/31-02 (22) 24,09,86 (46) 07.03.88. Бюл. Ф 9 (71) Белорусский политехнический институт (72) Е.И.Шитов, М.N.Бондарев, Л.Л.Счисленок, В.М.Михайловский и В.A.Øåéíåðò (53) 669 ° 15-196 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
В 1010153, кл. С 22 С 37/10, 1983.
Авторское свидетельство СССР
Ф 648638, кл. С 22 С 37/10, 1977.
Авторское свидетельство СССР
Ф 1186684, кл. С 22 С 37/10, 1984. (54) ЧУГУН (57) Изобретение относится к области литейного производства, в частности к составам чугунов с высокой электропроводностью. Предлагаемое изобретение может быть использовано для получения отливок с высокими механическими характеристиками и хорошей элек„„80„„1379335 А 1 тропронодностью. ((ель изобретения повьппение электропроводности и жидкотекучести при сохранении механических свойств. Повышение электропроводности сплава при сохранении высоких показателей механических снойстн достигается дополнительным вводом в чугун церия при следующем соотношении компонентов, мас.7: углерод 3,2 — 3,9; кремний 2,3-2,9; марганец 0,005-0,04; медь 1,5-3,55; магний 0,01-0,03; алюминий 0,05-0,13; церий 0,005-0,025; железо остальное„ Ввод н состав чугуна церия способствует измельчению графита и дополнительной графитизации сплава. Образуя окислы и нитриды, церий создает дополнительные центры кри таллизации, которые служат подложками для выделения графита. Графитиэация сплава приводит к поньппению его электропронодности Предлагаемый состав сплава можно использовать для изготовления контактных башмаков токосъемников, 1 табл. п б
1379335
Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам высокоуглеродистых сплавов железа, и может быть использовано при производ5 стве тонкостенных чугунных отливок сложной конфигурации, обладаю((гих высокими прочностными характеристиками и электропроводностью.
Цель изобретения — повьш(ение элек- 10 тропроводности и жидкотекучести при сохранении высоких механических свойств.
Предлагаемый чугун дополнительно содержит церий при следующем соотно- 15 шенин компонентов, мас.7:
Углерод 3„2-3,9
Кремний 2,3-2,9
Марганец 0,005-0,04 (1еgh 1,5-3,55
1 1ягний О,O)-0,03
Алюминий 0,05-0,17
Церий 0,005-0,0?5
Железо 0cтальное
Примеси: 25
Сера До 0,05
Пределы содержания компонентов установлены, исходя из бплгог(риятногo сочетания физических, технологH ческих свойств и стру", гуры чугуна. 30
Кремний и у где род о к а зыв ает няибольыий(эфф»кт нл технологические характеристики и электрическую проводимость t(»òëlJ(1 ° С увеличением содер- 35 жания кремния в чугуне увеличивается количество графита и электрическая проводимость падает. Однако, для достижения высокой жидкотекучести необходимо присутствие в сила- 40 гэе больших количеств углерода и кремния, Нижние пределн содержания по углероду (3,2%) и кремнию (2,37.) связаны с ухудшением литейных cBQAcTB материала. ВеРхний 45 предел по углероду (3,9%) связан с резким ухудшением электропроводности сплава. Добавка кремния свыше 2,97. в модифицированном магнием и церием чугуне приводит к образованию феррита 50 в высококремнистых участках (центральных областях эвтектических колоний и ветвях бывших дендритов) вследствие внутрикристлллической ликвлции кремния. Наследуя высокую концентрацию кремния, феррит имеет IIOB(((((BHHyfo хрупкость, что, в свою очередь, приводит к снижению пластических свойств и электропроводности материала.
Млрглнец и сера, присутствуя в
z«epJ(ot-f растворе, в котором сера связана с марганцем, не оказывают заметного влияния н (.»лектропроводносгь чугуна, хотя марганец и повышает механи fec«He свойства сплавл, Нижний предеп сопержания IIO марганцу (0,005) установлен, исходя из технологических условий пллвки и содержлнил марганца в шихтовых материалах. Верхний предел содержания по марганцу (0,04%) определе(«(» условия, что марганец является клрбидообразующим элементом. При наличии егo в cãëàâå более 0,047. обра.эуюгся карбиды марганца ° 11яличие мепи в чугуне (»ри(»с дит . !f" гированию посэ(едней цементитл. э!егировянный медью цементит, вследствие ослабления свл»ей железа с углеродом, имеет минимлпьпук устойчивоc ãü, ч(о понижает механические свойства i (IJI;»Ba °
При содержании меди в чугуг(е более
1,5%, что является ((pcделом концентрации меди н твердом растворе, происходит резкое увеличение электрической проводимости, после чего электропровг>дность продолжает монотонно возрле татI,. 1(d6J(foIIлемое скачкообразное
yBe tiff «J((»» электропроводнс» ти связано с Bf делением сверх предела раст.»ори;1 .Г (И СВОбОДГ(ой МЕДИ, я(»Л((к»ЩЕ йея .(лтерилг(ом высокой проводимости.
11елкодисг(сpcH(l» включегн л и(ди выделя(отся и образ уют(. я одновременно по всему обьему эе„.нл твердо го рлст(»оря, приводя 1; увеличению электропроводности вследстви» концентрации эг(ектронов проводим» ст». Повышение содержания меди г» чугуне выше 3,557, не дает эффективного прироста электрической проводимости, поэтому эконо гичес;н нецелесообразно °
Обработка чугуна магнием повышает объемкую концентрацию токоносителей и увеличивает электропроводность.
Ияг(»ий, ((pH содержании его в чугуне в количествах 0,01 — 0,03%, су(цестB«Hffo изменяет форму графитовых BKJI(очений, Форма графита изменяется. от пллстинчлтой до BE. ðMHêóë((ðíoé с включениями компактного и шаровидного графита, что приводит к повышению прочно»тных свойств и электропроводности. Нижний предел содержания магния (0,01!) определен исходя из минимлльной добавки магния, необходимой длл получения комп,эктного грл1379335 фита. При содержании магния свьш<е
0,037. образуется число шаро> идная форма графита, что повьппает прочность и электропроводность сплава. Однако добавки магния свыше 0,037, приводят к появлению структурно-свободных карбидов, имеющих высокое электросопротивление. Поэтому концентрация магния в чугуне свьппе 0,037 нежелательна.
Ввод алюминия в состав сплава заметно увеличивает его электропроводность. Алюминий при добавках в чугун в количествах 0 05-0,1"7, является сильным ферритизатором. Содержание его в указанных пределах также повышает жидкотекучесть за счет раскисления сплава ° Концентрация алк>11пн>1я менее 0,057 снижает электропроводность и не обеспечивает получение вы- 20 соких и стабильных прочностных характеристик. Содержание алюминия свыше 0,177. приводит к ухуп<пению технологических свойств — жидкотекучести и заполняемости форм, вследствие 25 возрастания склонности спла «а к пленообразованию. Кроме того, образующиеся оксиды и карбиды алк>мин я обладают повышенным электросопротивлением, что снижает электропровсдвость
30 сплава.
Церий оказывает сильное влиянис на электрическую проводимость металла и его прочностные характеристики.
Установление предельной концентрации церия в чугуне дает возможность су35 дить об оптимальных присадках для получения чугунов с необходимыми механическими, технологическими и эксплуатационными свойствами, При концентрациях церия в расплаве свыше 0,0057 осуществлястся переход от сильно разветвленной конструкции эвтектических колоний с высокой удельной поверхностью к компактной и шаровидной форме включений графита с относительно малой удельной поверхностью, что повышает грочность металла;; его электрическую проводимость. Добавки церия менее 0,0057 не дают требуемого эф50 фекта изменения формы графита. Верхний предел содержания по церию (0,0257) приводит к появлению структурно-свободного карбида.
Для исследования механических, технологических и физических свойств известного и предлагаемого составов чугунов выплавляют сплавы на нижнем, среднем и верхнем уровнях содержания ингредиентов для чугуна предлагаемого состава и на среднем уровне для известного чугуна. Технология плавки заключается в расплавлении высокоуглеродистых металлизованных с катышей (Ге,„„„ „ =89,17.), науглеражива>1ии расплава и вводе лсгируюши>: элементов и модификаторов. Содержание примесей серы v расплаве не превьппает 0,057.
Для исследования своисти заливается в сырую форму клиновидная проба, из ицжней части которой вырезаются образцы для испыт2ний на разрыв и на
ygap«y><> вязкость. Жидкотекучесть сплаьов оценивается по заполнению тране<1иод;. 1ь.>ой спиральной i пробы., Электросапротивление измеряется на образ112"., подготовленных для испытаний на растяжение. Так как электропроводность материала является величиной, обра.н<-й электросопротивлеиию, то оценка электрической проводимости производится методом измерения электросопротивления образцов на установке УЗОЗ, работающей по схеме двойного моста, В таблице представлены химический состав, а также результаты сравнительиьг.; испытаний изв<-стного и предлагаемог> чугунов.
Ка< видно иэ таблицы, предлагаемый чугун обладает, по сравнени,о с и <вестным, более высокой жидкотекучестью и электрической нроводимостью.
Уровень механических свойств примерно
< динаковый„
Технология приготовления предлагаемого сплава может включать плавку расплава в дуговой и:1и индукционной электропечах либо дуплекс-процессом дуговая электропечь — индукционный канальный (тигельный) миксер и последу>ощее модифицирование магнием, алюминием, медью, церием.
Предлагаемый сплав применим для изготовления деталей с высокой электрической проводимостью сложной конфигурации для электротехнической промышленности.
Ф о р M у л а и 3 о б р е т е н и я
Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, магний, алюминии и железо, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения электропроводности и жидкотекучести
1379335
3,2-3 9
2,3-2,9
С«о e. е «оипо«е и с
8С, «))/н1
))О а) Zr
И))д«оте«7«всеь
П)П) т-1300 С, 445 690 552
0,58
Э ° 35 2@6 Ое27 О ° 2 Оэ055 О ° 5 Ов025
Occam
«оо
32 23 0005 15 00 1
0,438, 445, 700 630
° t
0,05О, 005
Зв55 2 ° 6 0,022 2,52 0,02
455 706 650
О,!!
677
460 71 i
420 685
3,9 2,9 0,04 3,55 0,03 0,17ate«It нйий«1 о 3 ° l 2 ° 2 О, 004 l в 3 0 э 009 0 в 04
450 710 670
0,433
Э,95 3,0 0,06 3 8 0 04 0,209i03
Составитель Г,Дудик
TexPeg И.Попович
Редактор H.ßöàëà
Корректор И.Муска
Заказ 945/28 )иРаж 594 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
1 1 30 35 Москва, Ж-35, Р аушск ая наб ., д . 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, г,Ужгород, ул.Проектная, 4 при сохранении высоких механических свойств, он дополнительно содержит церий при следующем соотношении ингредиентов, мас.Е:
Углерод
Кремний
Марганец
Медь
Магний
Алюминий
Церий
Железо
0t0)5
0,025
О ° 004
Зле«трооопрот«зйФЗИЧ
1t. i 0-4, Ом.н
0t 429
О, 420
0,594
0,005-0,04
1,5-3,55
0,01-0,03
0,05-0,17
0,005-0,025
Остальное.