Чугун

 

ЧУГУБ, содержащий углерод, кремний, марганец, магний, кальций, аирконнй , /никель, медь, iиттрий, по i 1фай ней мере один из элементов, выбранных из группы, содержащей церий или лантан, и железо, отличаюши йся тем, что, с целью повышения вязкости разрушения при сохранении прочности, пластичности и ударной вязкости на высоком уровне, он дсшолнитвпьво содержит празеодим при следующем соотношении компонентов , мае %:. i Углерод 1,8-4,0 Кремний 1,4-3,6 0,1-0,4 Магний О,02-О,1О {Кальций О,ОО1-О,05О О,О01-О,10О Цирконий Никель О,О2-0,5О Медь О,О2-О.5О 0,001-0,100 Итхрий По крайней мере один из элементов, выданных из группь, со (Л держащей , 0,01-0,15 лантан с Празеодим 0,001 -0,050 Осташ ное I Железо

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУВЛИН. (3% (11) 9 А з(5р С 22 С 37/10.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРы пФ (21) 3474462/22-02 (22) 23.07.82 (46) 30.11.83 . Бюл. % 44 (72) Н. И. Щеглюк, О. Н. Магницки.й, А. Д. Срыбник и Е. И. Бобкова (53) 669.1 5-196(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

% 602501, кл. С 22 С 37/10, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке l4 3325396/22-02, кл. С 22 С 37/10, 1981. (54)(57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, магний, кальций, цирконий, /никель, медь, иттрий, йо i. крайней мере один из элементов, выбранных иэ группы, содержащей церий или лантан, ижелезо, отличаюши йся тем, что, с целью повышения вязкости разрушения при сохранении прочности, пластичности и ударной вязкости на высоком уровне, он дополнительно содержит прана одим при следукщем соотношении компонентов, мас Ъ

Углерод 1,8-4,0

Кремний 1,4-3,6

Марганец 0,1-0,4

Маний 0,02-0,10 Каьций 0,001«0,050 цирконий 0,001-0,100

Никель 0,02-0,50

Медь 0,02-0,50

Иттрий 0,001-0,100

По крайней мере. один иэ ел емен тов1 выбранньа иэ группы,содержащей церий, лантан 0,01-0,1 5

Празеодим 0,001 -0,050 Железо Остальное

1057

0,003-0, 1

0,02-0,08

0,005-0,1 2

0,005-0,20

Остальное

Изобретение относится к литейному производству, а именно к получению чугуна с высокой конструкционной прочностью, и вязкостью разрушения, оцениваемой кри- тическим коэффипиентом интенсивности нав- 5 ряжения К с и характеризующей способ ность материала сопротивляться хрупкому разрушению.

Конструкционный чугун с вязкостью разрушения (К 1с ) на уровне 300350 кгс мм 3 2 может быть испол зован при производстве отливок деталей ответственного назначения взамен заготовок из углеродистой и низколегированной стали, имеющей вязкость разрушения (К )15

1 на том же уровне с целью снижейия трудоемкости изготовления деталей.

Известен чугун 1,содерж@ций, весЯ:, Углерод 3,1-3,8

Кремний 2,3-3,2 2р

Марганец 0,45-0,90

Хром, О, 1-0,4

Кальций 0,01-0,1

Редкоземельные металлы 25

Магний

Стронций

Алюминий

Железо

569 2

Кальций 0,001-0,05

Бирконий 0,01-0,1 0

Никель, ". 0,05-0,50

Медь 0,05-0,50

Иттрий 0,001-0,1 0

Один из элементов, выбранных из группы, содержащей церий, лантан 0,01-0,1 5

Железо Остальное

Для замены углеродистой или низколегированной . стали в тажелонагружениых изделиях ответственного назначения требуются чугуны с более высокими" зна;чениями вязкости разрушения (К y ).

Бель изобретения - повышение вязкости разрушения при сохранении прочности, пластичности и ударной вязкости на высоком уровне.

Указанная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, магний, кальций, цирконий, никель, медь, иттрий, цо крайней мере один из элементов, выбранных из группы, содержащей церий или лантан, и железо, дополнительно содержит празеодим при следующем соотношении компонентов, мас. %:

1,8-4,0

1,4-3,6

0,1-0,4

0,02-0,10

0,001-0,050

0,001-0, 1 00

0,02-0,50

0,02-0,50

0,00 1-0,100

12,0-2 5,: 0

На чугуне данного . состава определяют значение вязкости разрушения (K )

130-170 кгс-мм

Недостатками данного чугуна являют ся низкие значения вязкости разрешения (K qq ) и нестабильность механичес» ких свойств, что ограничивает его использование в качестве коиотрукционного материала взамен стали для изделий ответственного назначения.

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

0,01-0,1 5

0,001-0,050

Остальное

Для получения чугуна.с высокой вяз5р костью разрушения применяемого в тя желонаГруженных изделиях ответственного назначения, необходимо иметь в структу ре большое количество графита правильной шаровидной формы, минимального размера, равномерно расположенного в метал55 лической основе, а также минимально возможное количество неметаллических включений, являющихся ис точником эарож

; дення микро трещин.

Углерод

Кремний

Марганец

Магний

1,8-3,6

1,8-3,6

0,1-0,4

0,02-0,06

Чугун имеет следукздие свойства:

Предел прочности при растяжении, кгс/мм 52,2-61,1

Относительное удлинение, %

Ударная вязкость, кгс м/см 9,1-16,6

Твердость НВ, кгс/мм 1 56-1 70

Углерод

Кремний

Марганец

Nar íèé

Кальций

Бирконий

Никель

Медь

Иттрий, По крайней мере один из элементов, выбранных из группы, содержащей церий, лантан

Празеодим

Железо

3 10575

Получение укаэанной структуры возможно эа счет комплексного модифицирования чуг)уна.

Введение в расплав праэеодима увели- чивает количество, центров кристаллизации графита, способствует его иэмепьченню и обеспечивает равномерное распределение s металлической основе. Л Вы« соков сродство к кислороду и сере. обеспечивает очищение металла от тверцых примесей. Все зто благоприятно сказывается на повышении вязкости разрушения (К ) и других механических свойств чугуна. Особенно эффектно сов--: мес гное влияние празеоцима с иттрнем„ церием, лантаном и кальцием.

Введение иттрия в чугун увеличивает степень рафитиэации чугуна, улучшает форму графита.

Берий, оказывает глобуляриэукяцее действие на графит.

Лантан. и цернй увеличивают колйчест во пентров кристаллизации гоафита.

Кроме того, введение в расплав указанHblx элементов и кальция ocHDBBHQ на ). 5 их высоком сродсюе, к сере и кислороду, что бпагоприятно в йяет нв очищение границ зерен or неметаппическнх включений и способствует получению стабильных высоII кик значений вязкости разрушения прочнос-! 30 ти,п и упорной вязкости чугуна.

Применение циркония дпя комплексного модйфицирования способствует повышению степени графитиэации чугуна и измельчению

69 4 включений графита. Кроме того, он увеличивает время действия модификатора, что делает технологический процесс и свойства чугуна более стабильными.

Чугун выплавляют в индукционной печи емкостью 60 кг с основной футеровкой. В качестве шихты нспопьзую1 стальные отходы, ферросплавы и специаль. ные присадки. Присадку празеодима в сос- тав чугуна осуществляют лж-атурой снликомишметапл марки - СИМИШ-1, ТУ 14141-39-72, соцернсащей 5-6% Р ..

Лигатуру вводят в размельченном виде на дно разливочного ковша ео время его наполнения расплавом чугунка, имеющим температуру 1350-1450 С. Время расгворения и усвоения празеодима из сплава составляет 0,5-2,0 мин в зависимости or емкости ковша.

Расход сипикомишметалпа дпя получе; ния граничных пределов концентраций праэе»

;одима в чугуне составляет 0,02-0,8% от массы жидкого расплава.

Механические свойства определяют на образцах, вырезанных из пробных брусков согласно ГОСТ 7293-79, вязкость, разрушения оценивают методом I .-интщ рала согласно РТМЗ-1419 -80. Чугун подвергают ферритизируюшему отжигу.

Химический состав и механические свойства известного чугуна и предлагаемого приведены в таблице.

1057569

|

i C9(5 !," с с сч в (ч (" ,рф уФ

g) » Сс1 К) щ Сд Ol м М с»4 . (Q

СО

> м

Щ

Ф

С9

I ф Ol

О О (с1 CV

Ф сФ (Ч

CV И г° »» g) ф . (Q

М Ф с "1 (О (а В щ Ф tQ Щ

4, О,о (1 Ф ф Сс)

tQ т.Ф

О О

О О"

О О

О (с) (9 О

О

О

Ор ((с

З 8 О

О О" О (ср Сс) tQ

О О

0 О

° сс

О»

О

О- О

» с Ф

tQ О

О О

О О"

О Оа

О О

О О tQ

О О

О" О О оО»

O О

О

О О

О

О О

О в о

О О

8 D (О

О, О О

О»

О

О с (О

О

О»

О (О (1с

О О»

О О

О В

tQ Ol

О О

О О

° .Ф Щ (0

О

О О О щ с»с

О О„

О О о

8 о

О О н б а

О tQ (1

О» О О

О О О

tQ O

О» (Q»

ОО"

I ((р О

О» tQ„

ОО

Ol Ф

ОО

О" О

ОО О с „

ОО

1 ф (D .Г

О а

tQ CQ

О О

tQ И

О О

О а

О О

О а

О О"

tQ

CQ

О

tQ ф

О Q

Л О Я ОО1

О О О

О Е

О О

tQ

Сс)

О

О»

О" О

О О

О

О

О О

tQ

О

О

О»

О О е О О (ч

О О О

О О ф,с Ф

О О

Щ (4

О"

О О"

С Ф 1() еУ» m (ч

Ф

Ф т4 (с) О»

СЧ

0) ф (4 с-.с сО О с»с (О Ф тч> CQ

В ф О г

1 о

О оо

8О

ОО

I еФ (Q о

ОО î ое о» о» оо

° р ф ° Ф аФ (О Сс) (1 ((О

Сс1 (Ч Л (Ч

7 1057569 8

Как видно иэ таблицы, предлагаемый заменить стальные отливни, поковки и штам.. чугун имеет высокий уровень вязкости раэ- повки отливками иэ высоюпрочного чугуна рушения (К1 ), высокие и стабильные со значительным снижением трудоемкос ж значения прочности,;пластичности; и удар-: изготовления деталей. ной вязкости. 5 Замена сварно-литого crwusoro эк:» пентрикового sana цельнолижм иэ высоко.

Использование предлагаемого конструк- прочного чугуна обеспечивает экономинионного чугуна для производства отли- ческий эффект 266 тыс. Руб. в год эа вок, кпытывакипих в пропессе эюоплуата- счет снижения трудоемкости механнчесдии высокие статические и динамические, 1О кой обработки, пожшения коэффипкента нагрузки, значительно повышает их надеж- использования металла, снижения веса ность в эксплуатации и дает воэможность детали.

Составитель Н. Косторный

Редактор Ю. Ковач Техред М.Костик Корректор Огар Заказ 9526/32 Тираж 627 Подписное

ВНИИПИ Государственного юмитета СССР по делам изобретений и открытий

1113035, Москва, Ж-35, Рйушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4