SU1289905A1 - Чугун - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к метал-  ургии, в частности к чугунам, и мо- Жет быть использовано при произ.водстве массивных машиностроительных отливок , например корпусов гидросистем. Цель - повышение гидроплотности,предела прочности, модул  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 магни  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 (значе- ни  критического давлени , масло/атм) 86-120. 2 табл. i (Л ю 00

Description

Изобретение относитс  к металлургии , а именно к составам чугунов, и может быть использовано при производстве массивных машиностроительных отливок , в частности корпусов гидросистем .

Цель изобретени  - повышение гидроплотности , предела прочности, модул  упругости.

Составы предлагаемых и известного чугунов приведены в табл. 1. Свойства чугунов представлены в табл. 2.

Нижний предел содержани  углерода (2,9%) и кремни  (1,8%) установлен с целью исключени  в структуре чугуна эвтектического цементита и обеспечени  хорошей жидкотекучести. Верхние пределы по углероду (3,4%) и кремнию (2,2%) установлены исход  из услови  кристаллизации чугуна без выделени  феррита в процессе охлаждени  отливки, йск. Аочени  сегрегации графитных включений в массивных част х отливки.

Нижние пределы содержани  хрома (0,1%), марганца (0,5%), никел  (0,05%) обеспечивают требуемую прочность и повышают гидроплотность чугуна за счет высокой дисперсности перлита и исключени  свободного феррита в микроструктуре чугуна. Верхние пределы (соответственно 0,3, 1,3 и 0,4%) обеспечивают получение литой структуры без образовани  первичных карбидов и соблюдени  принципа . экономичности сплава.

Содержание цери  (0,005-0,01%), лантана (0,001-0,01%), неодима (0,001 0,0}%) и алюмини  (0,01-0,03%) обус- ловлено тем, что вышеуказанные эле- ;менты производ т модифицирующее действие , измельча  графит и улучша  его форму. Нижние пределы содержани  указанных элементов установлены с целью достижени  достаточной величины эффекта модифицировани  сплава. Превы- рпение верхних пределов содержани  не дает существенного приращени  эффекта модифицировани  сплава. Кроме того , превышение суммарного содержани  РЗМ 0,03-0,05% может привести к выделению первичных карбидов.

Содержание титана и ванади  в пределах 0,02-0,08 и 0,05-0,25% соот- ветственно наиболее благопри тно сказываетс  на структуре и свойствах чугуна . Верхние пределы содержани  обусловлены требованием исключить об

5

0

5

0

5

0 5

разование структурно-свободного цементита , что значительно снижает прочность и особенно пластические свойства сплава. Последнее недопустимо дл  отливок, работающих в услови х гидравлического удара (момент включени  гидросистем машины в работу). Нижние пределы (0,02 и 0,05% соответственно) позвол ют в достаточной степени упрочнить сплав.

Чугун дл  массивных отливок гидросистем должен удовлетвор ть сложному комплексу противоречивых требований . Он должен обладать высокой равномерной прочностью при толщинах стенки отливки до 40 мм. Особенностью конструкций литых корпусов гидросистем  вл етс  наличие в их центральной части системы близкорасположенных каналов, в которых при эксплуатации перепад давлений жидкости достигает до 50 атм. Поэтому в центральных част х отливок должна обеспечиватьс  высока  прочность и гидроплотность при удовлетворительной обрабатываемости . Этим требовани м удовлетвор ет чугун, имеющий в массивных сечени х перлитную структуру с большим количеством мелких, равномерно распределенных включений графита. Больша  степень графитизации чугуна необходима дл  ликвидации усадочных дефектов за счет самопитани  тепловых узлов при затвердевании чугуна. Вместе с.тем, известные чугуны с высокой прочностью, достигаемой за счет комплексного легировани , имеют значительную склонность к образованию усадочных дефектов и поэтому не применимы дл  изготовлени  указанных отливок .

Дополнительный ввод магни , сильного рафинирующего элемента, активно вступающего в химическое взаимодействие с кислородом и серой и образующего дополнительные центры кристаллизации чугуна, способствует измельчению его включений, резкому увели- чению суммарного оличества графита. Причем этот эффект мало зависит от толщины стенки отливки. Кроме того, магний в совокупности с РЗМ в указанных концентраци х эффективно воздействует на форму графита, приближа  ее к вермикул рной. Нижний предел (0,005%) установлен исход  из достижени  определенной величины эффекта . Повьш1ение верхнего предела не

усиливает измельчени  графита и усложн ет технологию получени  сплава при этом резко увеличиваетс  объем усадочных дефектов.

Медь в пределах содержани  0,2- 0,8% в наибольшей степени перлити- зирует и упрочн ет сплав, положительно вли ет на форму и характер распределени  графита. При этом не ухудшаетс  графитизаци  сплава. Превышение верхнего предела содержани  меди может привести к неравномерности микрораспределенй , а также микроликвации , что ухудшает весь комплекс физико-механических свойств.

Введение в чугун меди и магни  в количествах 0,2-0,8 и 0,005-0,01% соответственно способствует повьш1е- нию гидроплотности массивных отливок за счет улучшени  формы графита и характера его распределени , а также благопри тного воздействи  на металлическую матрицу.

Плавку проводили в индукционной печи с кислой футеровкой с примен1е- нием следуюших шихтовых материалов: литейного чугуна ЛК2, стального лома ванадиевого чугуна, содержащего титан , ферросплавов марганца, кремни , никел , хрома, меди, лигатур, содержащих РЗМ и алюминий. Расплав подогревают до 1450 С, довод т к химическому составу ферросплавами и перед заливкой ввод т лигатуру, содержащую церий, лантан, неодим и алюминий МЦ-АО. Чугун заливают в разовые песчано-глинистые формы с толщиной

Известный

Предлагаемый

Средний О3,22,01,150,30,20,10,2

Нижний 12,91,80,50,10,050,020,05

Средний 23,22,00,90,20,20,050,15

Верхний 33,42,21,30,30,40,080,25

o

5

0

стенки 80 мм. Гидроплотность определ ли на образцах, вырезанных из центральной части отливки. Образцы выполн лись в виде колпачков с толщиной рабочей части 3,0 мм. В качестве критери  гидроплотности сплава выбиралось давление жидкости (масла ), при котором рабоча  поверхность колпачка потела. Врем  выдержки опытных образцов во всех случа х было посто нным и равн лась 15с.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Чугун, содержащий углерод, кремний , марганец, хром, никель, титан, ванадий, церий, лантан, неодим, алюминий и железо, отличающее- с   тем, что, с целью повьшхени  гидроплотности , предела прочности и модул  упругости, он дополнительно содержит медь и магний при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

   5

   0

   5

   Углерод

   Кремний

   Марганец

   Хром

   Никель

   Титан

   Ванадий

   Церий

   Лантан

   Неодим

   Алюминий

   Магний

   Медь

   Железо

   2,9-3,4 1,8-2,2 0,5-1,3 0,1-0,3 0,05-0,4 0,02-0,08 0,05-0,25 0,005-0,01 0,001-0,01 0,001-0,01 0,01-0,03 0,005-0,01 0,2-0,8 Остальное,.

   Та блица I

   12899056

   Продолжение табл.1

   0,008 0,005 0,005 0,02 0,008 0,5 - 0,01 0,01 0,01 0,03 0,01 0,2 -