Чугун
ЧУГУН, содерхсащий углерод, кремний, марганец, хром, алюминий, :редкоземельные металлы, бор и железо , отличающийся тем, что, с целью повышения механических СВОЙСТВ, он дополнительно содержит никель и кальций при следующем соотношении компонентов, вес,%: Углерод 2,3-2,7 Кремний 1,0-1,7 Марганец 0,4-0,7 Хром 0,07-0,4 Алюминий 0,005-0,02 Редко 3 емель вые 0,01-0,1 металлы i Бор 0,001-0,005 Никель 0,1-0,6 (Л Кальций 0,02-ОД Железо Остальное
СОЮа СОВЕТСНИХ
Ц!
РЕСПУБЛИН
359 "C 22 С 37 10
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
2,3-2, 7
1,0-1, 7
0,4-0,7
0,07-0,4
0,005-0,02
О, 01-011
0,001-0 005
0,1-0,6
0102 Ог1
Остальное
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ
/ (21) 3435333/22-02 (22) 12.05.82 (46) 23.08.83. Бюл. Р 31 (72) В. A. Tonya, A. А. Коваль, A. П. Лещенко, Д. И. Штульман и
A. A. Шапиро (71) Ростовский-на-Дону ордена Трудового Красного Знамени институт сельскохозяйственного машиностроения и Таганрогский ордена Отечественной войны I степени, ордена Трудового
Красного Знамени комбайновый завод (53) 669.13-198(088 ° 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
Ю 536248, кл. С 22 С 37/10, 1975.
2. Авторское свидетельство СССР
9 654691, кл. С 22 С 37/10, 1979.,SU„„.1 036789 А
j(54)(57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, алюминий, .редкоземельные металлы, бор и железо, отличающийся тем, t что, с целью повышения механических свойств, он дополнительно содержит никель и кальций при следующем соот ношении компонентов, вес.Ъг
Углерод
Кремний
Марганец
Хром
Алюминий
Редкоземельные металлы
Бор
Никель
Кальций
Железо
1036789 Углерод 2,1-3,3
Кремний 2,0-3, 8
Марганец О, 1-0,8
Хром О, 001-0, 2
Никель О, 001-.0, 3
Алюминий .,0,001-0,1
И один или более элементов, выбранный иэ группы, содержащей стронций, церий, итрий, лантан
Железо
0,01-0,1
Остальное
Однако известный сплав характеризуется низкими механическими свойствами, кроме того, высокое содержание кремния, даже при минимальном рекомендуемом его количестве в сплаве, затрудняет получение толстостенных отливок (с толщиной более 15 мм) из ковкого чугуна, так как в исходом белом чугуне выделяется первичй графит (отсер).
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является чугун (2 ) следующего химического состава, вес.%:
1,7-2,9
1,3-2,3
0,2-0 5
Oр03 Оу11
0,02-0,5
0,03-0,11
Углерод
Кремний
Марганец
Хром
Алнминий
Сурьма
Редкоземельные металлы (P3M)
Бор
Железо
0,03-0,1
0 01-0,05
Остальное
Однако известный чугун также имеет низкие механические свойства, особенно ударную вязкость (200400 кДж/м2), что обусловливается довольно высоким содержанием алюминия, который ухудшает форму углерода отжига и, особенно, наличием сурь мы, которая в виде легкоплавких соединений с серой, железом и другими элементами распределяется в основном по границам зерен, ухудшая механические свойства чугуна.
Цель изобретения - повыаение механических свойств чугуна.
Эта цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, алюминий, РЗМ, бор и железо, дополнительно содержит никель и кальций при следующем соот ношении компонентов, вес.%:
Изобретение относится к металлургии, в частности к изысканию составов чугуна с высокими механическими свойствам и.
Известен чугун (1 ) следующего химического состава, вес.%:
Углерод
Кремний
Марганец
Х р с м
Алюмйний
Р3М
Бор
Никел ь
Кальций
Железо
2,3-2,7 1, 0-1, 7
0,4-0,7
0,07-0,4
0,005-0,02
0,01-0,1
0,001-0,005
0,1-0,6
0,02-0,1
Остальное образом.
Чугун выплавляют в индукционной
50 высокочастотной электрической
300 кг печи. !
В качестве шихтовых м-териалов
55 используют предельные и литейные чугуны, стальной лом, в состав которого входят наряду с углеродистыми сталями, низколегированные марки сталей 40Х и 20ХНЗА, ферромарганец . и ферросилиций. Использование в ших60 те лома низколегированных марок сталей позволяет получить s сплаве необходимое количество хрома и никеля.
Изменение содержания в сплаве алкминия, бора, кальция, РЗМ, доби65
Присадка необходимого содержания хрома и никеля обеспечивается исполь зованием при плавке жидкого чугуна в составе шихтовых материалов отходов низколегированных марок сталей
40Х, 12ХНЗА и других. Введение никеля в пределах 0 10,6% позволяет микролегировать металлическую матрицу чугуна, способствует увеличению количества цент20 ров графитизации, осоебнно при: короткой по времени низкотемпературной обработке, ускоряет процесс диффузии углерода, повышает метастабильD ность цемента и этим способствует
25 ускоренному отжигу чугуна с повышен" ным содержанием хрома.
Введение кальция (0,02-0,1%) в жидкий чугун позволяет качественнее рафинировать металл, более полно
30 использовать модифицирующее действие
РЗМ, обеспечивает увеличение количества центров графитиэации, получение значительной части неметаллических включений благоприятной округлен. ной формы, очищение границ зерен от легкоплавких соединений и этим способствует повышению механических свойств и ускорению отжига белого чугуна на ковкий с повышенным содержанием хрома.
40 Хром, при его повышенном до 0,4% . содержании, легирует сплав, улучшает форму углерода отжига и этим способствует повышению прочностных свойств ковкого чугуна. Тормозящее
45 влияние хрома на процесс графитизации белого чугуна нейтрализуется введением в сплав никеля и кальция.
Способ осуществляют следующим
1036789
Химический состав, мас. Ф
Чугун известный . 1 1,7 1,3 0 2 0 03 - 0,02 0 03 0,001 0,03
Осталь ное
1,8 0 35 0,01 - 0 26 0 065 0,026 0,07
2,3 0,5 0 11 0 5 0 1 0 05 0 11
2 2;3
3 2 9
Предлагаемый
4 2,3 1,0 0,4 О;07 0,10 0,005 0 01 Оу001
0,02
5 2,6 1,4 0 5 0 20 0 30 0. 01 0,05 0 003 — О,Д5
6 2,7 1,7 О, 7 0,40 0,6 0,02 0 1 0,005
0,1
Ю Ю»» б 3) и ц а- 2., ЮЮЮЮЮЗВ» lT а
° ВЮЮ
Механические свойства
° ВЮЮЮЮ Ю
Относительное Твердость, удлинение„ В НВ е
Чугун ударная вязкость, k /м 2
Временное сопротивление 88, MfIA
350-400 известный 1
5 .0-5,4
450-480
170-180
4,4-4 9
2 8-3 2
430-460
370-400
190-200
200-220
250-300
200-220
Предлагаемый
187-190
193-201
500-530
540-580
6,9-7 5
7,8-8,3
780-830
800-850
720-760
560-600 7у07,4 ВЮЮЮЮЮЮЮ »ВВ»ю
BHHHIIH Заказ 5945/27 Тираж 6 7
200-207 6
Подписное
Филиал ППП "Патент", г.Ужгород,ул.Проектная,4
Гваются вводом в раэливочный ковш при его наполнении, алюминия ферро бора, кальцкйсодержащих материалов и РЗЙ
Образцы для механических испытаний заливают в песчано-глинистые 5 форМы прк темпеРатуре жидкого металла 1420 С.
Чугун известного и предлагаемого . составов отжигавт на феррито-перлитовув структуру в электрической 36 проиыленной проходной печи с ней-тральной атмосферой, с общим цикяйэй
i20 ч. Первую стадию графиткзации. осуществляют прк 980-1000"С эа 6 ч, вторую стадию графитизации - при 5 плавном охлаждении от 760 до. 720 С ,эа 2,5 ч. Структура образцов отожженного чугуна имеет 60-65% перлита,, феррит и углерод отжига.
Химический состав предлагаемого © и известного сплавов и их механи-, ческие свойства после отжига привФ дены в табл. 1 и 2 соответственнЬ.
По данным табл. 2 слЕдует, что механические свойства (прочность, пластичность и ударная вязкость)
ЮЮ чугуна предлагаемого состава значи« тельно превьыают эти свойства у известного .чугуна.
Увеличение содержания никеля более 0,6Ф и кальция более 0Ä1% ° экономически не целесообразно. Кроме того, возможно появление первичного графита ("отсера") в чугуне, йто отрицательно влияет на механические свойства ковкого чугуна.
Щедлагаемый сплав позволяет использовать прк плавке жидкого чугуна в составе шихтовых материалов отхода низколегированных марок сталей, не затрачивая средства на сортировку стального лома и, что самое важное, использовать такие легкрующие элементы, как хром и никель, из шихтовых материалов для повыпения прочностных свойств отли- . вок из ковкого чугуна.
Годовой экономический эффект от внедрения предлагаемого чугуна sa чет сйижения веса отливок, уменьшения их брака и использования деше:.вых шкхтовых ветериалов при плавке ,составит 150 тыс.руб.
;Таблица Г... ВЕЮЮЮ»Юа Ю Ю
Ю ВВ
