чугун
Классы МПК: | C22C37/10 содержащие алюминий или кремний |
Автор(ы): | Зиновьев Ю.А., Колпаков А.А., Зуев М.П., Селихов В.А., Покалякин И.П., Коробков А.В., Чуркин В.С., Калашников Г.А., Прыгунов Ю.Н., Кулемин С.М. |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "ГАЗ" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1998-11-24 публикация патента:
10.05.2000 |
Изобретение относится к металлургии литейного производства, в частности к разработке составов чугуна для корпусных отливок с различной толщиной стенок. Техническим результатом данного изобретения является стабилизация и увеличение уровня свойств чугуна при разных углеродных эквивалентах и снижение себестоимости чугуна. Предложенный чугун содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 3,0-3,5; кремний 1,7-2,2; марганец 0,5-0,8; хром 0,15-0,3; медь 0,5-0,8; сера 0,05-0,12; фосфор 0,2; барий 0,003-0,015; кальций 0,007-0,025; железо остальное. 2 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, серу, фосфор и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит медь, барий и кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%:Углерод - 3,0 - 3,5
Кремний - 1,7 - 2,2
Марганец - 0,5 - 0,8
Хром - 0,15 - 0,3
Медь - 0,5 - 0,8
Сера - 0,05 - 0,12
Фосфор - 2
Барий - 0,003 - 0,015
Кальций - 0,007 - 0,025
Железо - Остальное
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к металлургии литейного производства, в частности к разработке составов чугуна для корпусных отливок с различной толщиной стенок. Известен чугун [1] следующего химсостава, мас.%:Углерод - 2,5 - 2,8
Кремний - 1,8 - 2,5
Марганец - 0,3 - 0,7
Алюминий - 0,05 - 0,10
Церий - 0,02 - 0,15
Медь - 0,4 - 0,8
Железо - Остальное
Недостаток известного чугуна - низкое содержание углерода, которое приводит к отбелу в тонких сечениях отливок, несмотря на присутствие алюминия и меди. Содержание церия свыше 0,05% в чугуне приводит к выделению структурного свободного цемента, а алюминий в чугунных заготовках, залитых в сырые песчано-глинистые формы, провоцирует образование ситовидной газовой пористости. Наиболее близким к предлагаемому чугуну по технической сущности и достигаемому результату является чугун [2] следующего химического состава, мас. %:
Углерод - 3,15 - 3,35
Кремний - 2,20 - 2,40
Марганец - 0,6 - 0,8
Хром - 0,2 - 0,3
Никель - 0,1 - 0,35
Сера - До 0,12
Фосфор - 0,18 - 0,25
Железо - Остальное
Недостатком данного чугуна является отсутствие ограничения нижнего предела содержания серы, что делает чугун при содержании серы менее 0,05% маловосприимчивым к модифицированию, а присутствие большого количества марганца и хрома при данном содержании никеля при низком углеродном эквиваленте приводит к появлению в структуре чугуна структурно-свободного цементита и высокой твердости, что приводит к ухудшению механической обрабатываемости и охрупчиванию фасонных отливок. При высоком углеродном эквиваленте высокое содержание кремния приводит к появлению феррита, заниженной твердости и низким механическим свойствам отливок. Целью данного изобретения является стабилизация и увеличение уровня свойств чугуна при разных углеродных эквивалентах. Поставленная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, серу, фосфор и железо, дополнительно содержит медь, барий и кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 3,0 - 3,5
Кремний - 1,7 - 2,2
Марганец - 0,5 - 0,8
Хром - 0,15 - 0,30
Медь - 0,5 - 0,8
Сера - 0,05 - 0,12
Фосфор - 0,2
Барий - 0,003 - 0,015
Кальций - 0,007 - 0,025
Железо - Остальное
Аналогов, содержащих отличительные признаки предлагаемого технического решения, не обнаружено. На ГАЗе, в условиях лабораторно-исследовательского отдела, в литейной мастерской были проведены опытные сравнительные плавки с известным и предложенным чугуном. Чугун выплавляли в индукционной печи ИСТ-016 с кислой футеровкой. В качестве шихты использовали чушковые передельные чугуны, возврат чугуна СЧ25, отходы стали, катодную медь и ферросплавы. Барий вводили в виде ФС65Ба4, а кальций в виде силикокальция. Металл перегревали в печи при 1500oC и заливали образцы: клин на отбел, заготовки для механических свойств и жидкотекучесть. В табл. 1 приведен химический состав предлагаемого и известного чугунов. В табл. 2 приведены значения механических свойств, глубина отбела клина, наличие цементита в структуре образцов предлагаемого и известного чугунов. Как видно из табл. 2, у известного чугуна стабильности по структуре, твердости и глубине отбела нет и уровень механических и технологических свойств низкий: колебания по твердости очень большие и составляют 115 НВ, в структуре имеется цементит из-за неправильно подобранного химсостава чугуна. У предлагаемого чугуна (табл. 2, варианты 2-4) при разных углеродных эквивалентах глубина отбела - ноль, минимальная разность по твердости, более высокий уровень механических и технологических (более высокая жидкотекучесть) свойств, чем у известного. При очень низком содержании графитизирующих элементов: C, Si, Cu, Ba и Ca в структуре чугуна появляется цементит, твердость увеличивается, что ведет к резкому падению механических и технологических свойств (табл. 2, вариант 1). При высоком содержании карбидообразующих элементов несмотря на большой углеродный эквивалент (табл. 2, вариант 5) вновь в структуре чугуна появляются карбиды, твердость резко увеличивается, а прочностные свойства уменьшаются. Содержание кальция 0,007 - 0,025% увеличивает жидкотекучесть и графитизирует чугун, предотвращая образование цементита. Меньшее содержание Са недостаточно для получения приведенных свойств, а большее количество приводит к лишним затратам. Выбранные пределы содержания бария (0,003 - 0,01%) обеспечивают за счет эффективного графитизирующего модифицирования исключение в тонких стенках отливок из предлагаемого сплава структурно-свободного цементита и отсутствие феррита. Ввод Cu, Ba и Ca в чугун при выбранном соотношении остальных элементов дает положительный эффект по стабилизации и повышении уровня свойств предлагаемого чугуна. Источники информации
1. Д. Н. Худокормов, В. М. Королев, С.Н. Леках и др. "Чугун", авт.св. 1109460, кл. C 22 C 37/10. 2. Справочник по чугунному литью под редакцией Н.Г. Гиршовича. - Л.: Машиностроение, 1978, с. 554-555.
Класс C22C37/10 содержащие алюминий или кремний
чугун - патент 2529343 (27.09.2014) | |
чугун - патент 2529342 (27.09.2014) | |
чугун - патент 2529333 (27.09.2014) | |
алюминиевый чугун - патент 2529324 (27.09.2014) | |
антифрикционный чугун - патент 2527572 (10.09.2014) | |
чугун - патент 2525981 (20.08.2014) | |
чугун - патент 2525980 (20.08.2014) | |
чугун - патент 2525979 (20.08.2014) | |
чугун - патент 2525978 (20.08.2014) | |
чугун - патент 2520886 (27.06.2014) |