Чугун

 

ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, магний. кальций, медь, редкоземельные металлы , барий и железо, отличающийся тем, что, с целью стабилизации механических свойств по сечению отливки, он содержит компоненты при .следующем соотношении, вес.%: Углерод 3,2 - 3,6 Кремний 2,55-3,7 0,45-0,9 Марганец 0,01-0,2 Никель Магний 0,02-0,07 Кальций 0,005-0,05 Медь 0,05-0,25 Редкоземельные 0,06-0,1 металлы 0,005-0,02 Барий Железо Остальное (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

9(Я) С 22 С 37/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0,06-0,1

0,005-0,02

Остальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3332926/22-02 (22) 26.08.81 (46) 30.04.83, Бюл. 9 16 (72) Д.Н.Худокормов, С.Н.Леках, Н.И.Бестужев, Я.И.Гельбштейн,А.О.ГорСт, В.С.Проскурин и А.И.Козлов (71) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт и Павлодарский ордена

Трудового Красного Знамени тракторный завод им. В.H.Ëåíèíà (53) 669.13.018.2 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 473764, кл. С 22 С 37/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 434126, кл. С 22 С 37/00, 1972. (54)(57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, магний, „„SU„„1 1 5 А кальций, медь, редкоземельные металлы, барий.и железо, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью стабилизации механических свойств по сечению отливки, он содержит компоненты при следующем соотношении, вес.Ъ:

Углерод 3,2 — 3,6

Кремний 2,55-3,7

Марганец . 0,45-0,9

Никель 0,01-0,2

Магний 0 02=0 07

Кальций 0,005-0,05

Медь 0,05-0,25

Редкоземельные металлы

Барий

Железо

1014957

20

Цель изобретения — стабилизация 4 механических свойств по сечению отливки

Данная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремйий, марганец, никель, магний, кальций, медь, редкоземельные металлы, барий и железо, содержит компоненты при следующем соотношении, вес.%:

Углерод 3,2-3,6

Кремний 2,55-3,7

Марганец 0,45-0,9

Никель 0,01-0,2

Магний 0,02-0,07

Кальций 0,005-0,05

Медь 0,05"0,25

Редкоземельные 60 металлы 0,06-0,1

Барий 0,005-0,02

Железо Остальное

В качестве примесей предлагаемый чугун может содержать: фосфор до, 65

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к изысканию высокопрочных чугунов, и может быть использовано при производстве ответственных разнастенных отливок, обладающих высокой прочностью и удовлетворительной пластичностью при хорошей обрабатываемости резанием.

Известен чугун t 1 следующего химического состава, вес.%:

Углерод 2 — 4,5

Кремний 1,5-3,8

Марганец .0,1-1,5

Хром 0,01-0,15 Никель 0,01-1,5

Магний 0,01-0,09

Кальций 0,01-0,09

Барий 0,001-0,08

Редкоземельные металлы 0,001-0,15

Алюминий 0,01-5,0

Железо Остальное

Недостатком известного чугуна является низкая стабильность механических свойств по сечению отливки.

Наиболее близким к предлагаемому. по технической сущности и достигаемому результату является чугун (2) следующего химического состава, . вес.%:

Углерод 3,2-3,8 30

Кремний 2,55-3,2

Марганец 0,01-0,4

Магний 0,005-0,08

Кальций 0,005-0,05

Редкоземельные металлы 0 005-0,05

Никель 0,3-0,6

Медь О, 3-0,6

Барий О, 001-0, 03

Хром 0,01-0,06

Железо Остальное 40

Недостатком известного чугуна является нестабильность механических свойств по сечению отливок.

0,1, серу до 0,08 и хром до 0,1 вес.%.

Пример. Чугун выплавляют в

50 кг индукционной печи с кислой футеровкой и после расплавления перегревают до 1380 С. В качестве шихтовых материалов применяют литей. ный чугун ЛКЗ,стальной лом, ферросплавы, медь, никель. После перегрева чугун доводят по химическому составу расплава в печи соответствующими ферросплавами. Также проводят предварительную ковшевую обработку расплава смесью ферроцерия и ферросиликобария, последующую сфероиэдизирующую обработку расплава лигатурой типа ЖКМ в литейной форме .

Затем отливают плиты толщиной 30 мм иэ которых вырезают стандартные образцы на механические испытания.

В таблице приведен химсостав и механические свойства предлагаемого чугуна в сравнении с известным при различном содержании в них серы.

Магний обеспечивает получение шаровидного графита и высоких механических свойств ° При содержании магния менее 0,02% в структуре наблюдаются включения пластинчатого и вермикулярного графита даже в низкосернис"том чугуне (0,01-0,02% серы). Введение магния более 0,07% нерационально, так как ухудшается форма графита, возрастает склонность к отбелу (эффект перемодифицирования ), увеличивается расход модификатора. Введение в состав сплава РЗМ цериевой группы в количествах 0,06

0,1% способствует получению правильной шаровидной формы графита и стабилизация механических свойств чугуна в разностенных отливках. Особенно сказывается стабилизация свойств чугуна редкоземельными элементами при значительных колебаниях вредной примеси серы в исходном расплаве до

0,08%. Нижний предел содержания РЗМ (0,06%) обусловлен необходимостью глубокой степени раскисления и частичной десульфурации, что способствует получению шаровидной формы графита в отливках. Верхний предел

;(0,1%) ограничен возрастанием склонI ности чугуна к отбелу при содержа нии РЗМ в сплаве выше 0,1%.

Для получения высокой прочности сплава (компенсация снижения кон— центрации Си и Ni по сравнению с известным составом) при достаточной пластичности..содержание марганца в нем составляет от 0,45 до 0,9%.

Нижний предел содержания марганца обуславливается необходимостью получения достаточной прочности. Верхний предел (0,9% Мп ) ограничен возрастанием склонности чугуна к отбелу и снижением пластичности.

1014957

Концентрация кремния (2,5-3,5%) способствует кристаллизации сплава по стабильной диаграмме состояния без структурно-свободных карбидов.

Нижний предел по кремнию (2,5%) установлен исходя иэ требования исключения отбела в отливках. Выше верхнего предела (3,5%) кремний несколько ухудшает шаровидную форму графита и снижает пластические свойства сплава.

Углерод в пределах 3,2-3,6% обеспечивает хорошие литейные и механические свойства. Нижний предел углерода 3,2% обуславливается необходимостью исключения структурно-свободных карбидов в сплаве. Увеличение концентрации углерода свыше

3,63 ухудшает форму включений графита. Таким образом, концентрация углерода 3,2-3,6% является оптимальной.

Содержание кальция (0,005-0,05%) в сплаве способствует улучшению формы шаровидного графита и повышению степени чистоты расплава по примесям.

Оптимальное сочетание повышенной прочности и пластичности высокопрочного чугуна достигается легированием его медью в пределах от 0 05 до 0,25% и никелем — 0,01-0,2. Причем для увеличения прочности медь и никель следует выбирать на верхних пределах, а для улучшения пластических свойств сплава данные компоненты следует выбирать на нижнем и среднем пределах. Таким образом, варьированием в составе чугуна концентраций меди и никеля можно получать спектр механических свойств.

Содержание бария в сплаве в концентрациях 0,005-0,02 способствует кристаллизации чугуна по стабильной диаграмме без структурно-свободного цементита. Превышение дан15 ного предела содержания бария неэкономично, ввиду низкого прироста эффективнос". л его действия.

Концентрация вредных примесей в количествах серы до 0,08 и фосей фора до 0,1% установлены исходя из необходимости обеспечения шаро-. видной формы графита и получения высоких и равномерных механических свойств в сложных разностенных отg5 ливках при ваграночной плавке чугуна.

Структура предлагаемого чугуна имеет ферритно-перлитную металлическую матрицу и компактные шаро30 видйые включения графита.

1014957 с х (d

Х

333 х

Ц н о

d3

Р3 .

1-( о

lg о ((3 о х х

I

Ф ф!

lA ч о с Ю

lA

Ю

Ю с о

lA (-( (D с о

I !

I Ф

1 аа

I — ((Ъ (.с

Ю с (D ((Ъ

C( о с

lA

%-(Ю с о (Ч

Ю с о (Ч

Ю с

Ю (33

Ю с о

Г Ъ

Ю с о (О о с о (Ъ о с ь

g I

1 И 1

1 33(! . ( (-(с

d(3 с о

iA с3 с о

lA (Ч с

Ю ((Ъ

%-(с

Ю (A (D с

lA (Ч с о

%-4 с (D

lA (D с о

3(3 с о (Ч (Ч

Ю с

Ю ((Ъ

Ю о, с

N гЧ

Ю с о (A

Ю о с о

Ж

Ю с

Ю сй о с ь

1 е 1 (1

lA о с о (с3 о с

Ю г (D с

ОЪ

Ю с о (Ч (D с

Ю ((Ъ о с (D! » (D с

lA

Ю с

Ю (Ч

X (D

lA

Ю с ь (-(Ю (D

x3 с

Ю (Ч с (D

%-(с о (с(с о (-(с о ((Ъ Ф с (D ((Ъ Ф с о (3Ъ с

C) Г» с

Ю (Ч с

Ch с о (с с о (Ч с

Ю (Л

lA с (Ч (X (»Ъ (Ч с

РЪ! с с

Yl (-1 с

РЪ (Ч с (сЪ

Ю с

° 34 с (сЪ (A с

РЪ

П3 с

Г Ъ

1 х ае

Ф х

m x

Ц

9 Х а х и х

Ц

Ф х ах и х

Ц

I ах

v x !

I х

0 х

9 Х д х

K х х х х х

I !

3I 33; х х х х

I н о

Ф

dI 3d ((3 Я х х

1 !(1 V

1 9

1 Х

1Х Х

3 и (d а с ф а „о

1 9 °

ЦФО охФ

И Х. ((3

dO (D с

D (Ч

Ю с о

91 z+ (d

Х1,,O 1 о

1 9 1 ) и ОЪ

Е х

1 O

1 Ф I

1 dI I

3 1

1Ч (d 1 х

> 1

I и 1

I >,!и

I d 1

1 1

1 l0 1 — (d I

I 1(I ! I

3 С

I VI

1 I

3d 1

1 g

М

9 1 ! (.(Ъ

X а!х

ХМХФ

1 хахх

РЗФЦ I Ì . 1 О 3 Х 9 3(3 Э а

r аохао1-ах

1 9 Х и Н 1И Х с ((Ъ с (Ч, !

I

1 !

1 ! !

I ! ! ! ! !

1 !

I

I !

I ! !

1 !

I ! ! !

I !

I

I

I !

1 !

1 !

1 о

Ф х (d х

Е

К х х

9 (б х х

2 х

Ф

Е (d х

9 х х

2 х

Д 9 (О (d о х ((( ф

Х 9 х

2 х х К!

Ф Ф ца

ФО х 1 а

И 9 !

Ф 9

Ц !.(9 (d н х х Ф (Е о е х х

Р) ш х

Ф х ((3

Р(9

Е х

Ch

1014957

Составитель Э. Петренко

Редактор П.Макаревич Техред N.Tenep Корректор Е.Рошко !

Заказ 3139/24 Тираж 627 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раумская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Иэ таблицы видно, что по мере увеличения в чугуне содержания серы, являющейся вредной примесью, стабильность механических свойств повышается, а их разброс по сечению отливки снижается. При этом прочность чугуна возрастает по сравнению с известным. Таким образом, предлагае мый чугун является более устойчивым к неизбежным колебаниям содержания в нем серы. Ожидаемый зкономический эффект составит 50 тыс.руб.в год.