Термоупрочняемый чугун для кокилей

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано, при производстве технологической оснастки при кокильном литье. Цель изобретения - повышение стойкости кокилей при заливке в них летийных расплавов. Предлагаемый чугун содержит, мас.%: С 2,9-3,5; Si 1,8-2,4; Мп 0,3-1,5; Сг 1,3-2,7; Ni 0,5-1,3; Sb 0,1-0,2| Mg 0,1-0,18; В 0,03-0,08; нитрид одного из металлов, взятого из группы содержащей А1, Hf, Ва 0,1-0,2 и Fe остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна Sb, Mg, В и нитрида А1, Hf или Ва обеспечивает повышение стойкости кокилей в 2,05-2,4 раза при их нагреве до 450°С и в 1,5-2 рас за при их нагреве до 850°С. 2 табл. (Л

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<51, 4 С 22 С 37/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3>

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4132338/23-02 (22) 13. 10,86 (46) 15.04.88. Бюл, N» 14 (71) Производственное объединение

"Гомсельмаш" (72) И.И.Карпенко».E.È.Màðóêîâè÷»

В.Г.Чеботарь» Б.П,Меженный»

М.И.Дудорова и Н.И.Андронова. (53) 669.15-196 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 63 1554, кл. С 22 С 37/ 10, 1978.

Заявка Японии У 57-32352, кл. С 22 С 37/08, 1982. (54) ТЕРМОУПРОЧНЯЕИЫЙ ЧУГУН ДЛЯ

КО КИЛЕЙ (57) Изобретение относится к метал„„SU„„1388451 А 1 лургии и может быть использовано.при производстве технологической оснастки при кокильном литье. Цель изобретения — повышение стойкости кокилей при заливке в них летийных расплавов.

Предлагаемый чугун содержит, мас.Х:

С 2»9 3 ° 5; Si 1»8 2»4; Мп 0»3 1»5;, Cr 1,3-2,7; Ni 0,5-1,3; Sb 0,1-0,2;

Mg 0,1-0, 18; В 0,03-0,08; нитрид одного иэ металлов, взятого из. группы, содержащей А1, Hf Ва О, 1-0,2 и

Fe остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна Sb Mg В и нитрида

А1, Hf или Ва обеспечивает повышение стойкости кокилей в 2,05-2,4 раза при их нагреве до 450 С и в. 1,5-2 рао за при их нагреве до 850 С. 2 табл, 1 138845

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для изготовления технологической оснастки, работающей в условиях теплосмен.

Цель изобретения — повышение стойкости кокилей при заливке в них литейных расплавов.

Изобретение иллюстрируется примерами конкретного применения. Выбор граничных пределов содержания компонентов в составе предлагаемого чугуна обусловлен следующим.

Дополнительное введение нитридов металла, выбранного из группы, сойер- 15 жащей алюминий, барий и гафний, существенно измельчает структуру, микролегирует металлическую основу и повышает ее однородность и термическую стойкость, что обеспечивает повышение 20 стабильности ударной вязкости и эксплуатационной стойкости при нагреве до 450-850 С. При этом ликвация и пористость чугуна в отливках снижаются, а сопротивляемость термомехани- 25 ческим воздействиям.возврастает. При концентрации нитридов менее нижнего предела повышение литейных свойств и эксплуатационной стойкости при 450о

850 С несущественно, а при концент- 30 рациях нитридов выше верхнего предела снижается однородность чугуна и структуры его в отливках, отмечается выделение нитридов по границам зерен, что приводит к увеличению пористости отливок и уменьшению стабильности ударной вязкости, других .пластических свойств и сопротивляемости термомеханическим воздействиям.

Хром и никель в заданных пределах А повышают прочность, увеличивают площадь дендритов, термическую стойкость, окалиностойкость, что приводит к повышению эксплуатационной стойкости о при 450-850 C. При более высоких их ф5 концентрациях снижаются пластические свойства и стабильность структуры, 1 2 атационная стойкость при температурах более 450 С.

Дополнительное введение сурьмы измельчает графит, нейтрализует влияние хрома при термоупрочнении, снижает коэффициент термиче"кого расширения и повышает сопротивляемость термомеханическим воздействиям, что обеспечивает повышение эксплуатационной стойкости кокилей при нагреве до 450-850 С. При концентрации сурьмы от 0,11 мас,% сопротивляемость термомеханическим воздействиям и эксплуатационная стойкость кокилей недостаточны, а при концентрации сурьмы более 0,2 мас,7. отмечается выделение неметаллических включений IIo границам зерен, что снижает пластические свойства, трещиностойкость и сопротивляемость термомеханическим воздействиям.

Нейтрализация хрома усиливается при введении в расплав 0,03-0,08мас.7 бора, являющегося поверхностно-актив-. ной добавкой, измельчающей структуру, повышающей эксплуатационную стойкость кокилей. При содержании бора.до

0,03 мас.7. его микролегирующий эффект недостаточен, а при концентрации бора более 0,08 мас.% снижается трещиностойкость и сопротивляемость термическим напряжениям.

Магний вводится для перлитизации матрицы и повышения сфероидизации графита и неметаллических включений, повышения временного сопротивления и сопротивляемости термомеханическим воздействиям. При концентрации магния до О, 1 мас.7. временное сопротивление и эксплуатационная стойкость кокилей недостаточны, а при концентрации .его более 0,18 мас.7. снижаются однородность структуры и термостойкость чугуна.

Опытные плавки высокопрочных чугунов проводят в индукционных печах о с перегревом расплавов до 1480-1510 С.

Содержание углерода и кремния в предлагаемом чугуне выбрано с учетом практики производства.термоупрочняемых отливок с повышенной стабиль-! ностью механических свойств. При уве= личении их концентрации выше верхних пределов стабильность прочности и характеристики упругопластических свойств снижаются, а при снижении ниже нижних пределов недостаточны линейные свойства, прочность и эксплуШихта — мелкие отходы. прессового цеха, чугунный лом, бой электродов, гранулированный никель, среднеуглеродистый феррохром, ферробор, брикеты нитридов алюминия, гафния и бария и тяжелые никельмагниевые лигатуры.

Операции микролегирования измельченными до фракции 0,2-2 мм брикетами нитридов и сурьмой и модифицирования лигатурами магния проводят в раздаточных литейных ковшах.

1388451

Заливку жидкостекольных форм для получения заготовок кокилей, технологических проб и образцов для механических испытаний проводят при температуре модифицированных расплавов от 1360 до 1410 С.

В табл.1 приведены химические составы чугунов опытных плавок °

В табл.2 представлены механические и эксплуатационные свойства высокопрочных чугунов после термоупрочнения термической обработкой.

Отливки и образцы перед испытанием подвергали термоупрочнению по о режиму:нагрев до 860-950 С, выдержка в течение 2-10 ч, закалка в масло, нагрев до 180-200 С и отпуск в течение 0 5-2 ч.

Как видно из табл.2 дополнительный ввод в состав предлагаемого чугуна Sb Mg Ви нитридов одного из металлов, взятых из группы, содержащей Al, Hf и Ва, обеспечили повышение стойкости кокилей при нагреве до 450 С в 2,05-2,4 раза и до 850 С. в 1,5-2 раза.

Формула изобретения

Термоупрочняемый чугун для кокилей, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости кокилей при заливке в них литейных расплавов, он дополнительно содержит сурьму, магний, бор и нитриды одного из ме. таллов, взятых иэ группы, содержащей алюминий, барий и гафний, при следующем соотношении компонентов, 15

Углерод 2, 9-3,5

Кремний 1,8-2,4

Марганец 0,3-1,5

Хр.ом 1,3-2,7

Никель 0 5-1,3

Сурьма 0,11-0,2

Магний О, 1-0, 18

Бор 0,03-0,08

Нитриды одного из металлов, взятых из группы, содержащей алюминий, барий и гафний 0,01-0,2

Железо Остальное

1388451

I в в .в в в ! 1 I I !»

11:1-!!О

»!

t. и

I !

С! Сп ф о о о а е е о о о

Ф1 ф е е о о

ГЪ A ф о о о а 4 е о о о е

4 о о

4 о ф

4 а о о

СЪ ф

1 о о.o е ф а м» е» е а е о о о в о е о

СЧ I о

I I

СЧ е а е о о о

СЧ СО! о сч е е о о

Ф СЧ ОЪ

СЧ о е а a . f I I б е 1 о, о о о о м

ССЪ а а о о

СЧ е е о о

° n ф СЪ СЧ ВСЪ СЪ

4 Е 4 Е Е 4 о о о о ф РЪ

Е 4 о

Е СЪ е е о а ф, 4 а о о

Ь ф.СЧ

СЧ»- СЧ

0l в о е а сч л е е

eV СЧ

СЪ СЧ

4 а

° . СЧ.

СЧ Л СЪ

О е а е

° CV СЧ

ССЪ СЧ е а о о б ° а е Q e л а о

С Ъ е

Q а

Ф» е а е о о ф б е е

СЧ СЧ

iO ЧР а а о ф .о е а а

° CV СЧ а сп в йэ а à 4 а

° ОЪ СФ С Ъ С Ъ

Е СЧ СЪ е СЧ е а а а а а а

СЧ ССЪ СЪ СЧ СЪ СЪ

О в! о ! е и

Э в!

Ф

С Ъ о о

Ф

Я

Й II

В 1 Ф е» е»

СЧ О! 1 а а а а а о о a o p мЪ ФР Л е о а е а а а 4 е о о о о о о о

Oi СЧ а а

СЧ

СЧ Oh Ф IA чв Ф а CO

1388451 табплиа2

Состав яугуяа эгараойкост

2 и &5

Предлагаемый вариаят 1

2270

6320

2420

9680

121

651 537

66$ 552

1$210

15318

2830

2632

2644

7455

144

7630

672

2910

156

558

123

2506

9712

2286

6380

655 541

667 $57

15240

26$8

2854

7520

147

1S336

6 673 560

7542

2880

2712

2310

6405

2532. 124

987$

659 544

670 $61

675 $66

375 236

15280

2920

14S

7587

2710

7612

2786

«348 158

1820

1495

3095

1292

ЩЭ

5712

11 512 421

2125

7345

118

370 232

1480

1285

1816

Мввеетвмй

Составитель Н.Косторный

1 Редактор Н.Киштулинец

Техред Л. Олийнык

Корректор В.Бутяга

Тираж 594 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 1551/29

ПРоизводственно-полигРафическое пРедпРиЯтие, г. УжгоРоде Ул. ПРоектнаЯ 4 . роектная,