SU1397530A1 - Чугун дл отливок - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к литей о- му производству, в частности, к составам высокоуглеродистых сплавов железа дп  производства ответственных корпусных отливок. Целью изобретени   вл етс  повышение гидропрочности отливок при сохранении их герметичности . Предпоженный чугун содержит, мас.%: углерод 2,8-3,6; кремний 1,6- 2,Оi марганец 0,003-0,04; сурьма 0,05-0,2; олово 0,01-0,1; кобальт 0,1-0,3; церий 0,005-0,035; титан 0,05-0,1; нитрит 0,05-0,1, железо остальное . Предложенный чугун может бьшь использован дп  производства деталей, работающих под высоким давлением и содержащих в качестве рабочих сред конструкционные масла и жидкости. 2 табл.

Description

сл

с

со со

СП

ее

Изобретение относитс  к литсйно- ьгу производству, а именно к составам высокруглеродистых сплавов железа, и может быть использовано при производстве ответственных корпусных отливок , работакнцих под высоким давлением и содержащих в качестве рабочих сред конструкционные масла и жидкости.

Цель изобретени  - повышение

гадропрочности при сохранении герметичности отливок.

Чугун, предлагаемого состава со- Держит, мас,%:

Углерод2,8-3,6

Кремний1,6-2,0

Марганец0,005-0,04

Сурьма0,05-0,2

Олово0,01-0,10

Кобальт0,1-0,30

Церий 0,005-0,035

Титан0,05-0,10

Иттрий0,05-0,10

ЖелезоОстальное

Дп  обеспечени  высокой надежности аботы корпусных отливок, предусмаггри вающих возможность их замены в случае потери герметичности, необходимо чтобы давление разрыва, определ емое Гидропрочностью сплава, было во всех Случа х выше давлени  по влени  течи , принимаемого как критерий гермеtH4HOCTH ,

Уровень герметичности и гидропрочности сппава определ етс  количест- ом и формой графита в чугуне и струтурой металлической матрицы. Нижний рредел содержани  по углероду (2,8% ho массе)обеспечивает минимальное Количество свободного углерода в

структуре, при котором кристаллизаци  сплава идет по метастабильной диаграмме . При содержа иш углерода 2,8 3,6 мас.% обеспечиваетс  перлитиза- ци  металлической основы чугуна.

Повьшение содержани  углерода свыше 3,6 мас,% приводит к флотации графитных включений, потери прочностных характеристик и герметичности чугуна.

Нижний предел содержани  по кремнию 1,6 маСо% определен исход  из обеспечени  отсутстви  цементита в структуре. По мере повьшени  содержани  кремни  с 1,6 до 2,0 мас.% увеличиваетс  количество эвтектического графита , выдел ющегос  при кристаллизации . Рост чугуна в результате выделени  графита в процессе

кристаллизации компенсирует усадку металла, что приводит к увеличению герметичности отливок. Повышение содержани  кремни  сверх 2,0% по массе не оказывает существенного вли ни  на предотврсндение образовани  усадочных дефектов, однако увеличивает количество феррита в структуре (более 5%) и снижает гидропрочность.

Марганец при его содержани х вьше 0,;005% по массе увеличивает устойчивость аустенита, способствует измельчению перлитной структуры матрицы , в результате чего возрастает гидропрочность чугуна.

Нижний предел содержани  марганца (0,005%) определен исход  из технологических условий плавки чугуна. При добавлении марганца.более 0,04% он значительно тормозит графитизацию повьша  склонность чугуна к отбелу. Усадка чугуна на первой стадии структурообразовани  с увеличением сдержани  марганца увеличиваетс , что приводит к снижению, герметичности.

Кобальт понижает растворимость и повбпнает активность углерода в жидко чугуне. Расшир   л.-область, кобальт способствует образованию дисперсной Ферритоцементитной смеси, в результате чего увеличиваетс  гидропрочность и его в зкость. Добавки кобальта вьше 0,30% не привод т к существеному повьтаению гидропрочности, поэтому экономически нецелесообразны. Нижний предел содержани  по кобальту (0,1% по массе) выбран исход  из легирующих свойств кобальта

Церий при введении его в сплав в количествах 0,005-0,035 мас.% обеспечивает выделение при кристаллизации графита вермикул рной форкы, что существенно повьшшет герметичность чугна . Нижний .предел содержани  по церию (0,005 мас.%) соответствует началу образовани  вермикул рного графита . При содержании цери  свьше 0,035 мас.% првьш1аетс  склонность сплава к переохлаждению при кристаллизации из жидкого состо ни , что приводит к повьшению числа свободных карбидов в структуре, которые сохран ютс  даже при интенсивном вторичном модифицировании. В то же врем  при избытке цери  (0,035%) возрастет тенденци  к флотации графита в массивных част х отливок, что также

снижает герметичность и гидропроч - ность чугуна.

Сурьма в сером чугуне перлитизи- рует структуру. При этом сурьма в количествах 0,05-0,2 мас.% не отбеливает чугун при первичной кристаллизации . Ниже содержани  0,05 мас.% сурьма не оказывает перлитизирующего действи  на метаплическую основу чугуна Верхний предел содержани  сурыФ 1 (0,2 мас.%) ограничен интенсивным выделением токсичных окислов и гидридов сурьмы, что требует усилени  вентил ции при плавке сплава.

Олово при добавках 0,01-0,1 % измельчает и более равномерно распредел ет графит в матрице, а также спрсоб ствует образованию перлита без по влени  первичных карбидов, увеличива- ет дисперсность перлита и стабилизирует последний путем вли ни  на рост зародышей и рост цементита, что положительно сказываетс  на герметичности и гидропрочности отливок. Со- держание олова менее 0,01 мас.% не оказывает существенного вли ни  на Процесс первичной кристаллизации, а добавки более 0,1% по массе экономически нецелесообразны, так как возрастает стоимость легировани . Кроме того, при содержании олова свьиае 0,1% по массе из с твердо го раствора при кристаллизации выдел ютс  интерметаллические соединени , снижающие гидропрочность чугуна.

Добавление титана в количестве от 0,05 до 0,15 мас.% в сером чугуне способствует формированию в структуре переохлажденного графита. В кор- пусных разностенных отлигзках, имеющих тенденцию к переохлаждению в тонких сечени х, добавка титана 0,05 - . |0,15 мас.% способствует гомогеннаацни структуры, а следовательно, и повыше нию гидропрочности. Увеличение содержани  титана выше 0,1.5% приводит к образованию TiC и TiCN, резко ухудшающих прочность чугуна.

Положительное вли ние иттри  на повьшение герметичности и гидропрочности чугуна св зано с очищением границ зерен от эвтектических примесей - продуктов взаимодействи  элементов , вход щих в состав чугуна с 02, N и S, Добавка иттри  в чугун в количестве 0,05-0,10 мас.% способ- :ствует равномерному распределению ле- гирующих элементов (Sb, Sn, Со) в

15

0 25 о

х)

0

5

микрообъемах расплава, повышает mioTHocTh металла, тормозит диффузионные гфоцессы при реакци х обмена на границе металл - среда. Нижний предел содержани  иттри  (0,05 .iac.%) соответствует скачкообразному приросту плотности и .гидропрочности . Добавки иттри  выше 0,1% не дают существенного увеличени  гидропрочности и герметичности.

Пример. Дл  изучени  структуры и свойств предлагаемого материала выплавлены чугуны, содержаггие основные компоненты на нижнем, среднем и верхнем уровн х, а также ниже нижнего и выше верхнего уровней и известный сплав со средним содержанием ингредиентов..

Технологи  плавки чугуна состоит в расплавлении металлизованных окатышей с содержанием. Fe, 89,1% в ИНДУК1ЩОННОЙ печи, науглероживании расплава, введении ферросплавов: кремний ФС75 (75% Si), титан ti2 (30% Ti) кобстльта К2 (98% Со), сурьму Су2 (98,8% Sb), олово 04 (96% Sn), церий в виде .сплава ОД-АО (36% Се) и иттрий ИтМ-5 (93% Y). Последние ввод т в разливочный ковш непосредственно перед заливкой образцов.

Из выплавленных составов чугуна заливают ступенчатые цилиндрические пробы с соотношением диаметров 100: :85:60:45:30 мм, дп  герметичности и гидропрочности используют чашевидные образцы 0 14 мм и с толщиной испытуемой стенки 0,8 мм, вырезанные из ступенчатых проб. Образцы закрепл ют на испытательном стенде, в системе которого плавно повьшзают давление до того момента, когда жидкость по вл етс  на наружной поверхности образца. В качестве рабочей среды, создак цей давление в системе примен етс  веретенное масло АУ с в зкостью при 20°С, равной 49 сСт и плотностью 0,89 г/см. Давление,при котором по вл етс  течь, принимают за критерий герметичности чугуна. После фиксации давлени  по влени  течи . давление в системе испытательного стенда продолжают поднимать до полного разрыва образца Это давление разры- ва принимают за критерий гидропрочности чугуна.

Химический состав известного и предлагаемого составов чугуна приве- ден в табл.1.

51

Результаты испытаний чугуной на шдропрочность и герметичность дл  образцов, вырезанных из проб диаметром 30, 60 и 100 м, представлены в табл.2.

Как видно из представленных табл. 1 И . дополнительный ввод в состав чугуна титана и иттри  повьшает герметичность и гидропрочность сплава.

Claims (1)

1. Предлагаемый состав чугуиа прошел jia6opaTOpHbte и опытно-проььшшенные Испытани  при изготовлении отливок |Крышка задн   и Сервопоршень из Сплава дп  деталей гидротрансмиссий аксиально-портневых м тин, Формула изобретени  Чугун дп  отливок, содержаидай углерод , кремний, марганец, сурьму, оло3975306

   во, кобальт, церий и железо,отличающийс  тем, что, с целью повышени  гидропрочности присохранении герметичности отливок,он до- 5

   полнительно содержит титан ииттрий

   при следующем соотношении компонентов , мас.%:

   5

   Углерод

   Кремний

   Марганец

   Сурьма

   Олово

   Кобальт

   Церий

   Титан

   Иттрий

   Железо

   2,8-3,6 1,6-2,0 0,005-0,04 0,05-0,2 0,01-0,10

   О, 1-0,3

   0,005-0,035

   0,05-0,10

   0,05-0,10

   Остальное

   т«вл ив1

   Таблица2