SU1573046A1 - Низкокремнистый алюминиевый чугун - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к чугунам со специальными свойствами, которые могут быть использованы в качестве материала дл  металлических форм и других деталей, работающих в услови х механических и термических нагрузок. Целью изобретени   вл етс  повышение термостойкости удельной работы разрушени  и ростоустойчивости чугуна. Чугун содержит железа, мас.%: углерода 3,0...3,3, кремни  0,4 - 0,6, марганца 0,6...0,9, алюмини  2,0...2,5, сурьмы 0,1...0,3, 0,4...0,6, железо остальное. Термостойкость кокилей из предложенного чугуна составл ет 780 - 800 циклов. 3 табл.

Description

Изобретение относитс  к железоуглеродистым сплавам или к чугунам со специальными свойствами, которые могут быть использованы в качестве материала дл  металлических форм, работающих в услови х механических и термических нагрузок

Целью изобретени   вл етс  увеличение термостойкости удельной работы разрушени  и ростоустойчивости.

Предлагаемый низкокремнистый алюминиевый чугун содержит, мас.%: С 3,0 - 3,3; Si 0,4 - 0,6; Мп 0,6 - 0,9 А1 2,0 - 2,5; Sb 0,1 - 0,3; Си 0,4 - 0,6; железо остальное.

Медь и сурьма, улучша  металлическую основу чугуна, повышают его

удельную работу разрушени , росто- устойчивость и стабильность механических свойств при высоких температурах .

В табл01 приведен химический состав предлагаемого чугуна (1-5) и известного, в табл.2 приведены их механические и специальные свойства. Результаты, приведенные в табл.2, показывают обоснованность пределов, вводимых в низкокремнистый алюминиевый чугун сурьмы и меди и преимущества предлагаемого чугуна перед известным .

Введение сурьмы в чугун менее 0,1% дл  толстостенных отливок мало эффективно с точки зрени  повышени 

СП

ОЭ

Јь

О5

твердости чугуна и перлитизации его металлической основы и как следствие несущественно повышаетс  термостойкость чугуна. Содержание сурьмы в чугуне в пределах 0,1 - 0,3% сущест- BJeHHo повышает его твердость за счет перлитизации металлической основы, котора  имеет высокую стабильность при высоких температурах (до 700°С), способствует повышению термостойкости чугуна. Введение сурьмы более 0,3% понижает механические свойства чугуна, повышает величину отбела, способствует по влению в его структуре свободного цементита.

Медь  вл етс  и графитизатором и стабилизатором структуры, до 0,4% $е вли ние на структуру и свойства Чугуна еще мало эффективно. Содержание меди в чугуне 0,4 - 0,6% Несколько повышает его твердость и прочность, способствует перлитизации структуры и благопри тно сказываетс  на повышение термостойкости. Содержание меди в чугуне более 0,6% менее эффективно улучшает его меха- Нические свойства и структуру. Это Объ сн етс  ограниченной растворимостью меди в of-железе. 1 Углерод  вл етс  графитизирующим элементом, его содержание в предлагаемом чугуне 3,0 - 3,3% определ етс  вли нием на литейные и механические свойства. Содержание углерода в .сплаве менее 3,0% повышает твердость чугуна, увеличивает величину отбела, уменьшает жидкотекучесть, повышает остаточные литейные напр жени  и тер |мостойкость таких чугунов невысока .

С повышением содержани  углерода (более 3,3%) несколько понижаютс  механические свойства и его термостойкость , хот  склонность к отбелу уменьшаетс  о Оптимальное содержание углерода (3,0 - 3,3%) в предлагав- мом чугуне определ етс  не только механическими и служебными свойствами , но и технологической возможность получени  углерода в таких пределах при электроплавке с большим содержа- нием стальных отходов

Кремний  вл етс  также графитизирующим элементом. При замене его в низкокремнистых алюминиевых чугунах алюминием механические свойства та- ких чугунов повышаютс  с понижением содержани  в них кремни . Содержание кремни  в чугуне ниже 0„4% уменьша0

0

5 0 35

0 4 50

ет жидкотекучесть,, термостойкость (незначительно), повышает глубину отбела и остаточные литейные напр жени  . Содержание кремни  в предлагаемых чугунах выше 0,6% несколько понижает механические свойства и термостойкость, хот  глубина отбела уменьшаетс .

Следовательно, оптимальное содержание кремни  (0,4 - 0,6%) в предлагаемом чугуне определ етс  его механическими и служебными свойствами . Необходимо также отметить, что при наиболее простом способе получени  низкокремнистых алюминиевых чугунов на основе предельных низко- кремнистых, содержание кремни  0,4 - 0,6% достигаетс  без усложнени  технологии плавки.

Содержание марганца в чугуне определ етс  в пределах 0,6 - 0,9%. При низком содержании (менее 0,6%) марганца несколько понижаютс  механические свойства и термостойкость. При увеличении содержани  марганца более 0,9% несколько увеличиваютс  остаточные литейные напр жени , глубина отбела , механические свойства падают незначительно. Термостойкость таких чугунов ниже, чем при оптимальном содержании марганца - 0,7 - 0,9%.

Алюминий в низкокремнистом алюминиевом чугуне компенсирует графити- зирующее действие недостающего крем ни  и способствует получению мелкодисперсной перлитной металлической основы с мелкопластинчатым графитом.

Содержание алюмини  в предлагаемом чугуне менее 2,0% определ ет высокую твердость (НВ), повышенную глубину отбела и остаточные литейные напр жени . В структуре еще встречаютс  свободные включени  цементита .

Содержание алюмини  в чугуне выше оптимального значени  (2,5%) несколько понижает механические свойства сплава и его жидкотекучесть, что существенно понижает термостойкость чугуна-.

Результаты исследований показывают , что наилучшими механическими свойствами и высокой термостойкостью обладают чугуны с содержанием апюми- ни  в пределах 2,0 - 2,5%,

Предлагаемый чугун имеет более высокую термостойкость, невысокие остаточные напр жени  и высокие механические свойства по сравнению с известным (.табл.2) .

Таким образом, предлагаемый объект дополнительно содержит медь и сурьму, что улучшает его специальные свойства.

Пример. Исследуемые чугуны получены в лабораторных услови х и испытаны на термостойкость, механи- ческие и литейные свойства. Наилучшие показатели имеют чугуны предлагаемого состава, в сравнении с составом ыбранным в качестве известного .

Низкокремнистые алюминиевые чугуны , легированные сурьмой и медью, имеют высокие механические свойства ( МПа), удельную работу разрушени  и ростоустойчивость. Произ- водственные (натурные) испытани  провод т на кокил х.

Химический состав опытных кокилей приведен в табл.3.

Производственные испытани  под- тверждают результаты лабораторных исследований. Термостойкость предлагаемых чугунов более чем в 2 раза выше термостойкости известного прототипа .

В производственных услови х низкокремнистые алюминиевые чугуны могут производитс  на основе шихты с содержанием низкокремнистых передельных чугунов или на основе стальных отходов (с применением технологии науглераживани ). Алюминий вводитс  в жидком состо нии на дно ковша, медь вводитс  в печь при окончании плавки или в ковш.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Низкокремнистый алюминиевый чугун содержащий кремний, алюминий, углерод , марганец и железо, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  термостойкости удельной работы разрушени  и ростоустойчивос- ти, он дополнительно содержит сурьму и медь при следующем соотношении компонентов, мас.%:

   3,0-3,3 0,4-0,6 0,6-0,9 2,0-2,5 0,1-0,3 0,4-0,6 Остальное

   Таблица 1

   Известный 3,6-3,8 0,3-0,5 0,4-0,5 2,0-3,0

   Свойства

   Известный I 1 I 2 | 3 I 4 I 5

   Ц, МПа НВ

   Остаточные напр жени , МПа

   Жидкотеку- честь, мм Термостойкость , количество циклов

   11,3 - 14,2 1100 - 850

   323 - 398

   345 170

   8 1100

   620

   350 187

   7 1100

   780

   350 229

   7 1050

   820

   350 241

   8 1000

   820

   345 248

   980

   800

   0,03-0,06 0,03-0,06

   Значени  показателей свойств дл  чугунаi

   350 229

   350 241

   345 248

   7 100

   780

   7 1050

   820

   8 1000

   820

   9 980

   800

   9 ,27 - 11,03

   6,4

   0,12

   9,3 10,0

   0,06 0,04

   Содержание в составе, мае.

   С Si | Mn Al Sb I Cu Jig

   3,71 0,43 0,51 2,72 3 ,00 0,40 0,60 2,00 0,10 0,40 3,20 0,50 0,70 2,25 0,20 0,50 3,30 0,60 0,90 2,50 0,30 0,50

   Продолжение табл. 2

   11,211,6

   11,0

   0,010,01

   0,02

   Таблица 3

   Термостойкость, циклов

   Bt 0,05

   298

   590 630 624