Чугун

 

ЧУГУЙ, содержащий углерод, кремний, марганец, магний, алюминий , титан, хром, никель, цирконий, висмут и железо, о т л и ч а to щ и йс я тем, что, U целью повьвйения ударной вязкости и вязкости разрушения при сохранении прочности и термостойкости , он дополнительно содержит церий и лантан при следующем соотношении компонентов, вес.%: Углерод2,7-4,10 Кремний ; 1,5-3,0 Марганец0,1-1,0 Магний0,02-0,10 Алюминий0,1-1,0 Титан . 0,001-0,10 Хром0,05-0,30 Никель0,01-0,50 Цирконий 0,001-0,10 Висмут0,001-0,003 Церий0,002-0,15 Лантан0,001-0,008 S ЖелезоОстальное

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(59 С 22 С 37 10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕ ГЕГИэСТВУ Ф

t (21) 3491929/22-02 (22) 20.09.82 (46) 07.01.84. Бюл. 9 1 (72) Е.И.Бобкова, Н.И.Щеглюк, A.Ä.ÑðûáHèê и О.Н.Магницкий . (53) 669.13-018.2(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 431258, кл. С 22 С 37/10, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР .по заявке Р 3339068/02, кл . С 22 С, 37/10, 25.09 ° 81; (54)(57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, магний, алюминий, титан, хром, никель, цирконий, висмут и железо., о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения

„.Я0;„,1065492 A ударной вязкости и вязкости разрушения при сохранении прочности и термостойкости, он дополнительно содержит церий и лантан при следующем соотношении компонентов, вес.%з углерод 2,7-4,10

Кремний ; 1,5-3,0

Марганец 0,1-.1,0

Магний . 0,02-0,10

Алюминий 0,1-1,0

Титан 0,001-0,.10

Хром 0,05-0,30

Никель 0,01-0,50 цирконий 0,001-0,10

Висмут 0,001-0,003

Церий 0,002 0,15

Лантан 0.001-0.008 ав

Железо Остальное

1065492

22-29

170-187

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработкам составов чугуна с повышенными вязкостью разрушения и ударной вязкостью.

Известен чугун (1) содержащий, вес.Ъ: углерод 2,6-3,2; кремний 5

0,1-0,3; марганец 0,3-0,5р хром

0,8-1,0; никель 0,7-0.9; алюминий

0,5-1,0; железо - остальное.

Чугун имеет следующие механичес- кие свойства:

Предел прочности при растяжении, кгс/мм2

Твердость ЙВ, кгс/мм 290-390

Вязкость разрушения 15 (К ), кгс-ммз/Й 40-60

Ударная вязкость, кгс -м/см 0,5

Недостатками чугуна являются низкая ударная вязкость и низкая вязкость разрушения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является чугун, содержащий, вес.%г углерод 2,7-4,1, кремний 1,5-3,0, марганец 0:,1-1,0; магний 0,02-0,10; алюминий 0,1-1,0, титан 0,001-0,1; хром 0,05-0,30; никель 0,01-0,50 цирконий 0,0010,1; висмут 0,001-0,003, железоостальное. 30

Чугун имеет следующие механичес" кие свойства:

Предел прочности при растяжении, кгс/мм 45,5-50,0

Ударная вязкость, 35 кгс .м/см 1,5-2, О

Твердость НВ, кгс -м/см

Термостойкость при

1000 С, цикл 64"71 40

Вязкость разрушения (К ), кгс мм 2 90-110 f2).

Недостаткоми известного чугуна являются повышенная ударная вязкость и вязкость Разрушения, что ограни- 45 чивает его применение в качестве

° конструкционного материала для отливок ответственного назначения.

Целью изобретения является повышение ударной вязкости и вязкости разрушения при сохранении прочности и термостойкости на высоком уровне .

Указанная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, магний, алюминий, титан, хром, никель, цирконий, висмут и железо, дополнительно содержит церий и лантан при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Углерод 2,7-4,1

Кремний 1,5-3, О 60

Марганец 0,1-1,0

Магний О;02-0,10

Алюминий 0,1-1,0

Титан 0,001-0,1

Хром 0,05-0,30

Никель 0,01-0,50

Цирконий 0,001-0,1

Висмут 0,001-0,003

Церий 0,002-0,15

Лантан 0,001-0,008

Железо Остальное

Введение церия и лантана в чугун, благодаря их высокому сродству ккислороду и сере, соответствует очищению границ зерен от неметаллических включений, раскисляет и дегазирует металл, кроме того, увеличивает количество центров кристаллизации графита и обеспечивает равномерное распределение его в металлической основе, что способствует повышению ударной вязкости и вязкости разрушения чугуна (К 1 ) при сохранении высокой прочности. Особенно эффективно совместное введение церия и лантана.

Цирконий и алюминий способствует повышению степени,графитизации чугуна и измельчению размеров графита.

Кроме того, цирконий увеличивает время действия модификатора, что делает технологический процесс и свойства чугуна более стабильными.

Присутствие в чугуне элементов дЕглобуляризаторов (висмута, титана) обеспечивает получение компактной и вермикулярной формы графита, при которой чугун сохраняет свою высокую термостойкость.

Чугун выплавляли в индукционной печи емкостью 60 кг с основной футеровкой. В качестве шнхты использовались стальные отходы, ферросплавы и специальные присадки.

Предлагаемый состав чугуна можно получать любым из известных способов (присадкой элементов в ковш или в электропечь °

Иеханические свойства определялись на образцах, вырезанных..из пробных брусков (ГОСТ 7293-79). Вязкость разрушения оценивалась методом

Э;интеграла согласно РТИ3-1419-80.

Термостойкость определялась по

ГОСТ 6130-71.

Химический состав, механические свойства и термостойкость известного и предлагаемого чугунов на верхнем, среднем и нижнем уровне содержания элементов приведены 1 и 2 из которых видно, что предлагаемый чугун имеет более высокие, чем известный ударную вязкость и вязкость разрушения.

Использование предлагаемого термостойкого чугуна для производства отливок, испытывающих в процессе эксплуатации высокие нагрузки и термические удары, значительно повышает их долговечность и надежность в эксплуатации, дает вс.зможность заменить углеродистую сталь и серый чугун.

1065492

:Содержание элементов, вес.%

Плавка

Т1

Ме ЛЕ

Извест ный

2,7-4,1 1,5-3,0. 0,1-1,0 0,02-0,10 0,1-1,0 0,001-0,1 0,05-0,30

Предлагаемый чугун

0ii

2,7

1,5

0,1

0,02

0,001

0,05

0,05

0,55

0,17.0,06

3,4

2,25

0,55

1,0

0,10

0,1

4,1

ЗФО

1,0

0,30

2,7

1,5

0,02

0,1

0,05

0,1

0i 001

3,4.О, 55

0,06

2,25

0,05

0,55

0,17

1,0

0,10

4,1

1,0

0,1

3,0

0,30

0,1

0,02

1,5

2,7

0,1

0,001

0,05

0,05

0,55

0,55

3,4

2,25

0,06

0,17

1,0

0,10

4,1

3,0

1i0

0,1

0,30

Продолжение. таблицы

Плав" ка

Содержание элементов, вес.%

Се La F9

Известный

0,01-0,50 0,001-0,1 0,001-0,003

Остальное

Предлагаемый чугун

0,002 0,001

0i001. 0,001

0,05 . 0,002

0,01

0,076 0,004

0,25

0,50

0,1 0,003

О, 001 О, 001

0,01.О, 25

0,50

0,05

О, 002

0,003

0,1

0,01 0,001 0,001

0,25 -0,05 .0,002

0,15 0,008

0,50

0,1

0,003

Замена гильз цилиндров дизельных двигателей из серого чугуна на одном предприятии отрасли.на гильзы цилинд-. ров из предлагаемого чугуна обеспечивает экономический эффект около

150 тыс.руб. в год за счет снижения трудоемкости механической обработки, снижения веса детали (уменьшения толщины стенки) и увеличения срока службы ее.

0,15 0,008

0,002 0,001

0,076 0,004

0,15 0,008

0,002 0,001

0,076 0,004

10б 5492

Продолжение таблицы

Механические свойства

Плавка

Ударная вязкость кгс -м/см

45,5-50 0

64-71

90-110

1,5-2,0

Предлагаемый чугун

190

2,9

47

3,2

220

55

2,8

150

50

48 -200

3,0

230

54,5

3,2

160

2;8

51

210

3,1

240

3,5

180

2,9

51,5

Составитель H. Косторной

Редактор О. Черниченко Техред И,Метелева Корректор A. Тяско

Заказ 11011/31 Тираж 608 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

Ilo делам .изобретений и открытий. 113035, Москва, Ж-35, Равшская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Hsвестный

Предел прочности при растяжении, кгс/мм

Вязкость разрушения(К ), кгс .мм- /г

Термостойкость при

1.000ОС, цикл