Ковкий чугун

 

КОВКИЙ ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, хром, марганец, алюминий, редкоземельные металлы, сурьму, бор и железо, отличающийся тем, что, с целью повьшения предела коррозионной усталости. ударной вязкости при отрицательных температурах и стойкости против атмосферной коррозии, он дополнительно содержит меДь, титан и цинк при следующем соотношении компонентов , мас.%: Углерод1,8-3,0 Кремний0,8-1,8 Хром0,02-0,3 Марганец0,8-12,0 Алюминий0,02-0,2 Редкоземельные 0,03-0,07 металлы 0,002-0,5 Сурьма Бор 0,002-0,03 0,10-0,5 Медь Титан 0,03-0,2 (Л 0,02-0,5 Цинк Железо Остальное

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

С 22 С 37/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

0,03-0,07

0,002-0,5

0,002-0,03

О, 10-0,5

0,03-0, 2

0,02-0,5

Остальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР.

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3596066/22-02 (22) 26.05.83 (46) 07.10.84. Бюл. В 37 (72) M.È.Êàðïåíêî, Е.И.Марукович, Е.В.Янин и М.В.Жельнис (71) Могилевское отделение Физикотехнического института АН Белорусской ССР (53) 669.15-196(088.8) (56) 1. Патент Франции Ф 1526120, кл. С 22 С, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 654691, кл. С 22 С 37/10, 1974. (54)(57) КОВКИЙ ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, хром, марганец, алюминий, редкоземельные металлы, сурьму, бор и железо, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения предела коррозионной усталости, .„SUÄÄ 1117333 А ударной вязкости при отрицательных температурах и стойкости против атмосферной коррозии, он дополнительно содержит меДь, титан и цинк при следующем соотношении компонентов, мас.Х:

Углерод 1,8-3,0

Кремний 0,8-1,8

Хром 0,02-0,3

Марганец 0,8-12,0

Алюминий 0,02-0,2

Редкоземельные металлы

Сурьма

Бор

Медь

Титан

Цинк

Железо

1j!7

Изобретение относится к металлургии в частности к изысканию феррит9 ных ковких чугунов для литых,деталей,, работающих в условиях многократно повторяющихся ударов и низких температур.

Известен ковкий чугун (1j, содержащий, вес.,ь:

Углерод 2,3-2,7

Кремний 1,9 — 2,3

Марганец До 0 ч

Редкоземельные металлы 0,1-0,3

Сера До 0,025

Фосфор До 0,05

Железо Оcтяльноp

Недостатком известного чугуна является низкая сопротивляемость чугуна атмосферной коррозии. Отливки >з этого чугуна при низких температуоах имеют низкую ударную вязкость.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является ковкий чугун12.1, 25 содержащий, вес.7.:

Углерод 1,7-2,9

Кремний 1,3-2,3

Марганец 0,2-0,5

Хром 0,03-0,11

Щ

Редкоземельные металлы 0,03--0„1

Алюминий 0,02-0,.5

Сурьма 0,033-0,11

Бор 0,001-0,05

Железо Остальное

После графитизирующего отжигя с выдержкой при температуре первой стадии графитизации (980-1000 С) в течение

2-2,2 ч и при температуре второй стадии графитизяции (700-740 С) в О течение ?,5-3 ч с последующим охлаж-дением на воздухе ковкий чугун имеет твердость 100-150 HB ударную вязкость при 30 С 0,15-0,19 Щж/м ; относительное удлинение 10- 167; временное15 сопротивление — более 370 МПа. Стойкость против атмосферной коррозии

Ю

14,8-15,5 г/м - год.

Недостатком известного чугуна являются неудовлетворительные уровень динамической прочности при отрицательных температурах и показатель предела коррозионной усталости, который при испытании на базе 10" циклов не превышает 250 МПа. 5

Цель изобретения — повышение предела коррозионной усталости, ударной вязкости при отрицательных температу133 2 пах и с тойко с ти против атмосферной коррозии., Поставленная цель дс стигается тем, что ковкий чугун, содержащий углерод, кремний, хр0м> марганец, алюминий, редкоземельные металлы, сурьму, бор и железо, дополнительно содержит медь, титан и цинк при следующем соотноше!!Ии компонентов, мяс.7;

Углерод 1,8 — 3,0

Кремний 0,8-1,8

Хром 0,02-0,3

Марганец 0,8 — 12,0

Алюминий 0,02-0,2

Редкоземельные металлы 0,03-0,07

Cурьма 0,002-0,5

Б:р 0,002-0,03

Медь 0,10-0,5

Титан 0,03-0,2

Цинк 0,02-0,5

Железо 0(.тальное

В качестве технологических примесей чугун может содержать, мас.Е:

:.çñò 0,002-0,050; сера 0,2; фосфор до 0,0?; магний до 0,02.

В предлагаемом чугуне увеличено ,содержание марганца, который повышает ударную вязкость чугуна при отрица-, тельных температурах, до 0,8 — 12 мас.7., Нижний предел соцержания марганца может быть рекомендован для тонкостенного литья, я верхний — для литых изделий с толщиной стенок более 50 мм. При увеличении содержания марганца более 12 мяс.7. удлиняется цикл графитизирующего отжига отливок.

Медь в количестве 0,1-0,5 мас.X в ковком чугуне обеспечивает повышение предела коррозионной усталости и стойкости против атмосферной коррозии. Являясь графитизирующей модифицирующей добавкой в чугуне, она повышает количество феррита в отливках и способствует увеличению ударной вязкости. При содержании до 0,1 мас.7 ее влияние незначительно, а при увеличении содержания меди более

0,5 мас.X увеличивается неоднородность структуры ковкого чугуна в

> отливках.

Титан введен в чугун как эффективная микролегирующая добавка, способствующая измельчению структуры и повышению динамической прочности при отрицательных температурах. Нижняя концентрация титана может быть рекомендована для чугунов с низким содержанием азота и других технологи1 117333

»ec:ких примесей, а верхняя концентрация (0,2 мас. ) — при содержании

0,1-0,2 мас. технологических приме-сей. При увеличении концентрации титана более 0,2 мас. увеличивается содержание неметаллических включений по границам зерен и снижается динамическая прочность отливок.

Цинк в количестве 0,02-0,5 мас. оказывает отбеливающее влияние при кписталлиза»»ии отливок и повьпиает ударную вязкость после гоафитизирчю10 щего отжига, не оказывая существенного влияния на продолжительность цикла графитизируюшего отжига. Нижний нредел концентрации цинка (0,02 мас. ) может быть рекомендован для тонкостенных отливок, а верхний предел концентрации (0,5 мас.%) — для отливок с толщиной стенок более 50 мм.

Плавку чугуна с температурой 1400 С производят в вагранке, а перегрев чу— гуна до 1480-1520 С и доводку химического состава производят в дуговой электропечи. Микролегирование чугуна медью и титаном производят в раздаточных ковшах при выпуске металла из дуговой печи, а микролегирование цинком — в разливочном ковше. Разливку чугуна в литейные формы производят при 1370 †14 С. Для рафинирования

1жидкого чугуна перед модифицированием и микролегированием применяют кальцинированную соду (ГОСТ 5100-73) и известь (ГОСТ 8677-66).

В табл. 1 приведены составы извест35 ного и предлагаемого чугунов в отливках, выплавленных с использованием дуплекс-процесса вагранка-дуговая электропечь.

В табл. 2 приведены данные механических испытаний исследованных чугунов и их стойкости при отрицательных температурах.

Механические испытания проведены после графитизирующего отжига отливок и образцов по режиму: нагрев до

980"С 4,5-6,0 ч, выдержка при первой стадии графитизации (980 †10 С)

2,0 — 2,2 ч; быстрое охлаждение до

720 С, выдержка при второй стадии графитизации 2,5-2,8 ч и охлаждение на воздухе. До отжига отливки имели твердость 415-480 НВ, а после графитизирующего отжига — 121-161 НВ.

Испытания на ударный изгиб проводят при комнатной и пониженных температурах на образцах типа П по ГОСТ 9454 — 78, испытание предела коррозионной усталости на базе 10 циклов — на образцах типа УШ по ГОСТ 2865-65 и прочностных свойств вЂ, на стандартных (16 мм) образцах.

Повышение ударной вязкости при низких температурах позволяет увеличить срок службы деталей машин и механизмов, дает возможность более широкого использования ковкого чугуна в машиностроении.

Экономический эффект от использования предлагаемого ковкого чугуна за счет повышения долговечности деталей и повьппения надежности механизмов и машин составит около 350 тыс.руб. в год.

1117333

I,1,!

И 1 х

СЧ Л! о 1 v

С Ю сч

Ю о а о о х

М о о л а о ю м

Ю

Ю

"(- о а о

cd о 1и оо сч o л а оо

З о х

od !

П!

Е и ! o / е

o o а а

o o л о а ь

Сч л о

m л о!

С! о 1е И)

ЮЮ

С 4 о о е о

С4 о л о

М о о сч С4 о со о о о о

I

1

Ж 1 о I

Э л 64

С4 О!

Ю 1- v

Ю Ю л

Ю о о л

I Ю м о

М сч л СЧ л

o — ю сч о

Ю а

Ю! (б о и о ю м о о

С 4 Cd о и

o o сч с ю о а л

o o

М сч о м о л

Ю сч л

1 !»

I сч qI

Ю л И о Ю

Се1 с о а

o o о е ь

С4 сч о е л оо

m л о

Ю л

I

О! и о м о л

I Ю л» о о сч л о

Со л о

М сч а СЧ л о — o

С!!

F и ! o сч о о о л л

o o

А

00 л о л л а, о м о

»е о

Ю о л а о о

СГ! л сч

А

Ц

6! о

o o

Id а

Ц о

С.Р

СЧ С 4 о о о о о о

Се1 о л о сч сч

О аоь л л о о о м о а о

1 о

О е»

С»! о о

00 о о

Е»

v о (!4

О х сч сч

СС О а л о о О ь

° \ о е 1-е и о о

Э

О х

1 I

l о 3

1а х

1Ф Е X

I4 в О а а

11 з b4 И

О

И

3 о

Ф

A dI о о

° 8 И и ц о э

О

С4 dJ

Ф QI

v ы (0 х р

Е о

Ы о

Х

Р\ !

44 о х

О

И и

О

Х

2 х

td! Се

aj а

I И

I !

1

Ж (7\ I Ol

1 I л

&» 1сЧ

I I л1

° \ 1

Ж!

I -Е I иъ

l О -- СО

I f СЧ !

I - - сч сч м со о со о л л Ol Ol е о о о ю

СО

m м сч о л л е» а е о о о о м сч л СЧ е л о — о о сч сч л о m o o

O\ л \ о o o o

QO сч mo е л л I ь о o a м СЧ е а СЧ л л о о ю

СО

O Ф С 4 л л е о о о о

С 4 о е

o o е O л о o o м о1 л Ol л о о и о л а O о ю с

С4 о сч о — o

° \ е л

o o o и С> М1 а е л о ю о

С4 о m сч о о о е O а о о о

М! М О и сч л л ю о о е е л о o o д Л И ю о о е М СЧ л с ь о сч о сч о . o

o o o о а о I I сч

«с! i

I

I

«Ъ

"О л о м

СО б л о

«О л м О

Щ о

GO о м

СО

» о

Щ

ОО с»4

СЧ м

Ch л о о

СЧ с»4 л

«

СО с о

СO с 4

Ф

Ю о м О о о

M О л

Щ

Ф о л

Щ

«»4 О м

Щ о

Щ м

Щ х >

0% х

>х

СО

Щ с"ъ л о

Ф о с»! л о о

C) м о

CV эх о х х

X f» о ж

Ф

ОМ х

Д е

1 Ф

Ф х

1- х х и х о х х A

A Е

3 о

34 х

Г х

>Я

4С

«с! сч

«d с»

С1

Ф

О

1: о

I

1 — — 4

0 — —

1 —.<

1

1

I I

--1

I 1

1 1

1 1

1 iО I

1 1

1

I о.

О, И х

° о сч

Ч

1 » 1

НО 1

ИЩ

1 О

Щ т-

I «»4 I

° ч

I л

М х

Ф Ц о ф х х х E

Ф О

X и

Ф L «d

23И

1117ЗЗЗ О с Ъ с 4»

Ю с о

СО Ф с»4

Ю Ю

o o

iО CO м Ф

Ю о о О Щ с»4

Ю о о с»3 сО м

Ю

o o

СО Щ

«4» о о м с4 л о о

00 м с»«

Ю Ю

o o

Щ О м

o o сч л м

o o

СО Щ

«4»вЂ” л о о

О1 «М

Ю о о О М

o o

°

o o

o o о о о о О

1 1

1 х Ф о х а х о с«) х х

OI-XX цоо

dI ъ

Ф

Ф х х

О,ОО.Ф

Х !0 lO

I

1

СЧ 1 л о т

1

1 О л о ч

СО

Щ о

1 О 1 а л

« 3 1 л

Ф 1

Ю о

I л л

CV ч ф о о х

Р О

Ф е д о -ОХИ

vpXo

2 «d 0 с

C Аеч