Чугун для изготовления кокилей

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве чугунных металлических форм - кокилей. Цель изобретения - повышение сопротивления термической усталости и эксплуатационной стойкости кокилей. Чугун содержит, мас.%: С 2,8-2,9; Si 1,5-2,4; Мп 0.1-0,6; Сг 0,05-0,10; AI 0,4-0,8; Мд 0,01- 0,03; Се 0,02-0,07; Са 0,01-0,04; TI 0,01- 0,10; Zr 0,01-0,05 и Fe остальное. Дополнительный ввод в состав предлагаемого чугуна Са, Ti и Zr позволяет повысить термическую стойкость в 1,33-1,61 раза, эксплуатационную стойкость кокилей - в 1,26-1,52 раза. 1 табл..

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s С 22 С 37/10

ГОСУДАРСТВЕ ННЫ И КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4847132/02 (22) 16.04.90 (46) 30.03.92. Бюл. № 12 (71) Белорусский политехнический институт (72) А.Н.Протасеня, Д.Н.Худокормов, M.M.Áoíäàðåâ, B.M.Mèõàéëoâñêèé и

Е.И. Шитов (53) 669.15-196(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1025750, кл. С 22 С 37/00, 1983.

Авторское свидетельство СССР

¹ 975824, кл. С 22 С 37/10, 1982. (54) ЧУГУН ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОКИЛЕЙ

Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам высокоуглеродистых сплавов железа, и может быть использовано при изготовлении постоянных металлических форм, предназначенных для изготовления отливок из чугуна.

Цель изобретения — повышение сопротивления термической усталости постоянных металлических форм и повышение их эксплуатационной стбйкости, Пределы содержания элементов в составе чугуна установлены исходя из благоприятного сочетания структуры и свойств чугуна.

Содержание углерода и кремния определено условиями кристаллизации сплава по метастабильной диаграмме. Минимальное их содержание обеспечивает получение в чугуне междендритного графита, максимальное содержание углерода и кремния обусловлено снижением ростоустойчивости и термостойкости.

„„5U„„1723183 А1 (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве чугунных металлических форм — кокилей.

Цель изобретения — повышение сопротивления термической усталости и эксплуатационной стойкости кокилей. Чугун содержит, мас.%: С 2,8-2,9; Si 1,5 — 2,4; Мп

0,1 — 0 6; Cr 0,05 — 0,10; А! 0,4 — 0,8; Mg 0,01—

0,03; Се 0,02 — 0,07; Са 0,01 — 0,04; Ti 0,010,10; Zr. 0,01 — 0,05 и Fe остальное.

Дополнительный ввод в состав предлагаемого чугуна Са, Ti u Zr позволяет повысить термическую стойкость в 1,33 — 1,61 раза, эксплуатационную стойкость кокилей — в 1,26-1,52 раза.

1 табл.

Нижние пределы содержания марганца а (0,1 мас.%) и хрома (0,5 мас.%) определены исходя из технологических условий плавки чугуна и их содержания в.шихтовых матери- а алах. При добавках марганЦа более 0,6 мас.% и хрома выше 0,1 мас.% эти элементы значительно тормозят графитизацию, повышая склонность чугуна к отбелу, и снижают его теплопроводность.

Алюминий при содержании в количест- О© вах 0,4 — 0,8 мас.% является сильным графити- бь затором сплава и способствует образованию иеагдендритного графита, что повышает теп-, );ч лопроводность сплава, Ъ

Магний и церий введены в чугун с целью видоизменения графитной фазы. При добавках магния 0,01 — 0,03 мас,% и церия

0,02 — 0,07 мас.% они способствуют образованию вермикулярной формы графита, что снижает температурный коэффициент расширения, повышает теплойроводность и сопротивление окислению.

1723183

Кальций при добавках 0,01 — 0,04 мас. способствует очищению границ зерен от серы и кислорода, локализует процессы обезуглероживания, окисления и роста металла, что повышает окалиностойкость чугуна и его теп- 5 лопроводность, Титан из-за большого сродства к сере и кислороду оказывает графитизирующее действие на чугун, что выражается в измельчении структуры сплава и увеличении количества 10 феррита. Верхний предел содержания титана в чугуне (0,1 мас. ) ограничен отсутствием эффекта прироста графитизирующего воздействия и образованием карбидов и карбонитридов титана, снижающих тепло- 15 и роводность.

Цирконий, располагаясь по границам зерен, блокирует доступ кислорода к металлической матрице и включениям графита, 20 что повышает сопротивление сплава окислению и препятствует образованию сетки разгара. Верхний предел его содержания в чугуне (0,05 мас. ) ограничен образованием карбидов циркония, что приводит к сни- 25 жению сопротивления термической усталости. Нижний предел содержания циркония (0,01 мас. ) соответствует отсутствию графитизирующего эффекта и не дает повышения окалиностойкости, теплопро- 30 водности и эксплуатационной стойкости.

Выплавку чугунов производят в индукционной печи. В качестве шихты применяют литейный чугун )!К1 и стальной лом.

Содержание углерода варьируется присад- 35 ками углеродного боя, остальные компоненты сплава корректируются добавками ферросплавов.

Испытания на термостойкость проводят на образцах диаметром 30 мм и толщи- 40 ной 5 мм, собранных в пакет, периодически погружаемый в ванну с расплавом свинца, затем охлаждаемый в проточной воде. Термостойкость оценивают llo количеству циклов до разрушения образцов, количеству 45

2,8-3,9

1,5 — 2,4

0,1 — 0,6

0,05 — 0,1

0,4 — 0,1

0,01-0,03

0,02 — 0,07

0,01 — 0,04

0,01-0,10

0,01 — 0,05

Остальное трещин по краю образцов в зависимости от числа циклов, Испытания на окалиностойкость проводят в соответствии с ГОСТ 6130-71 периодическим взвешиванием образцов — цилиндров диаметрам 10 и высотой 20 мм. Окалиностойкость оценивают по удельному приросту массы образцов {мг/м ) после. 10-часовой выдержки при 820 С.

Испытания на ростоустойчивость производят на образцах диаметром 20 и длиной

100 мм при 820 С путем измерения длины образцов после 10-часовой выдержки.

Эксплуатационную стойкость кокиля оценивают по количеству заливок до появления трещин сетки разгара.

В таблице представлен химический состав и результаты испытаний чугуна, Как видно из данных таблицы, термостойкость кокилей из чугуна предлагаемого состава в 1,5-2,0 раза выше термостойкости кокилей, изготовленных из известного сплава, и в 2 раза выше эксплуатационная стойкость..

Формула изобретения

Чугун для изготовления кокилей, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, алюминий, магний, церий и железо, о т л ич а ю шийся тем, что, с целыми повышения сопротивления термической усталости и эксплуатационной стойкости кокилей, он дополнительно содержит кальций, титан и цирконий при следующем соотношении компонентов, мас. :

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Алюминий

Магний

Цезий

Кальций

Титан

Цирконий

Железо

1723183

Ростотстойчивость, 2

Окатвитостойиость, г/ит ч

Тсриостойюсть, г/и* ч, Сплав

Оoйер . c.ã

С 01 1Р т!

Cr A1 Се 00 Са

Ра

ZC йавест иот 3,5 1,7

1 2,8 1,5

0,О4 0,11

15,2 7.5

7.8 6 2

6,1 5,2

5,8 4,5

8,3 6,8 .

5,2 4,4

32

Ост.

0,01 0,04

О,О\

0,03

0,07

0,1 О. 05

0,03 0.005 -"0,15 0,06

Составитель М,Бондарев

Техред M.Моргентал Корректор О.Ципле

Редактор М.Петрова

Заказ 1045 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

2 3,35 1,95

3 3,9 2,4

4 27 14

5 40 25

О, 15 l,o 1,95

01 005 04

0,35 0.075 0,6

0,6 0,1, 0,8

0,005 0,04 0,3 о,7 o,1г 1,о

0,02 0,01

0,045 0 015

0,07 0,03

0,01 0 005

0io8 0,04

0,025

0,04

0,ООО

0,05

Коэф. теюературопроводи при

zoo ñ„

Ì1O иа/с роро.

TCI4lC

Ратуро проседи

600 С, ,iozo и*/с

0,4

0,15

0,19

0,22

0,24

О,з, 13

18

28

720

Эксплтатациоииаи стой- ов кость, ч

184О

1950 !

300 !

450