Чугун

 

ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, сурьму, ванадий, молибден, алюминий, никель и железо. отличающийся тем, что, с целью повышения прочности сварного шва, снижения себестоимости чугуна при сохранении уррвня его механических свойств, он дополнительно содержит барий при следующем соотношении компонентов, мае. %: 3,0-3,4 Углерод 1,6-2,2 Кремний 0,005-0,400 Марганец 0,08-0,12 Сурьма 0,15-0,45 Ванадий 0,1-0,4 Малибден 0,2-2,0 Алюминий 0,1-1,0 Никель 0,005-0,030 Барий Остальное Железо (/)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ социАлистичесних

РЕСПУБЛИН (19) (11) зm> С 2? С 37/10

ГОСУДАРСТВЕННЬЩ НОМИТЕТ СССР по делАм изоБРетений и ОтнРытий

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВ (21) 3635456/22-02 (22) 17.Р8.83 (46) 30.10.84. Бюл. и 40 (72) Л.Л.Счисленок, Е.И.Шитов, С.Н.Леках и А.Г.Слуцкий (71) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (53) 669. 15-196(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 945363, кл. С 22 С 37/10, 1982.

2. Авторское свидетельство СССР

В 696064, кл. С 22 С 37/00, 1979. (54) (57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, сурьму, ванадий, молибден, алюминий, никель и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности сварного шва, снижения себестоимости чугуна при сохранении уровня его механических свойств, он дополнительно содержит барий при следующем соотношении компонентов, мас. Х:

Углерод 3,0-3,4

Кремний 1,6-2,2

Марганец 0,005-0,400

Сурьма 0,08-0, 12

Ванадий О, 15-0,45

Малибден

Алюминий

Никель О, 1-1,0

Барий 0 005-0,030

Железо Остальное

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является чугун Ц, 30 содержащий, мас . :

Углерод 2,5-3,5

Кремний 2,5-4,3

Марганец 0,7-1,1

Сурьма . О, 03-0, 15

Ванадий О, 03-0,35 35

Молибден О, 03-1, 10

Хром О, 03-0, 70

Алюминий О, 03-0, 15

Никель 0,7-1,7

Церий 0,001-0,005

Магний О, 03-0, 08

Азот О, 01-.0, 03

Железо Остальное

Однако указанный чугун при заварice литейных дефектов в.отливках не 45 обеспечивает необходимую прочность сварного шва, при этом эн имеет высокую себестоимость.

Целью изобретения является повышение прочности сварного шва, снижение себестоимости чугуна при сохранении уровня механических его свойств, Указанная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, крем- 55 ний, марганец, сурьму, ванадий, молибден, алюминий, никель и железо дополнительно содержит барий при

1 11213

Изобретение относится к металлур гии, в частности к разработке состава чугуна для исправления литейных дефектов в отливках методом электрической сварки.. 5

Известен чугун (1), содержащий, мас. .:

Углерод 3,0-3,4

Кремний 1,6-2,2

Марганец 0,005-0,040 !О

Сера 0,1-0,2

Сурьма О, 05-0,?0

Ванадий О, 15-0,45

Железо Остальное

Известный чугун имеет в своем 15 составе элементы, стабилизирующие карбидную фазу и легирующие структурные составляющие материалы, что обуславливает удовлетворительные механические свойства чугуна. Однако 20 при производстве конструктивно сложных отливок из известного чугуна исправление технологических дефектов путем заварки невозможно ввиду склонности сплава к образованию отбела 25 в термической зоне.

2 следующем соотношении компонентов, мас. Х:

Углерод 3,0-3,4

Кремний 1,6-2,2

Марганец 0,005-0,400

Сурьма 0,08-0,12

Ванадий О, 15-0,45

Молибден 0, 1-0,4

Алюминий 0,2-7 О . Никель 0,1-1,0

Барий О, 005-0, 03 О

Железо Остальное

Дополнительное введение в состав чугуна бария снижает склонность чугуна к отбелу в клиновой пробе и к образованию ледебурита в сварном шве и завариваемых местах литых дефектов.

По своей эффективности воздействия на структуру как графитизирующий элемент барий превосходит влияние на структуру церия и магния. Использование бария ваамен церия и магния экономически целесообразно.

Пределы содержания ингредиентов выбираются исходя из. наиболее благоприятного сочетания структуры и свойств сварного участка. Введение, в состав чугуна никеля, алюминия, 1 молибдена и бария обеспечивает повышение степени легирования металлической основы чугуна, повьппение качества участка сварки за счет уменьшения включений цементита в структуре. Ниж ний предел по содержанию кремния

1,6Х алюминия О, 2, никеля О, 1Х и верхний по содержанию углерода 3,4Х, ванадия 0,45, молибдена 0,4 ., марганца 0,04 обеспечивают получение перлитной структуры в зоне сварки с количеством цементита не более 8-10Х и феррита не более 4 . Содержание бария (0,005-0,030Х) обеспечивает получение структуры материала без включений эвтектического цементита и выбрано экспериментально. Верхний предел по концентрации кремния 2,2Х, алюминия ?,OX и нижний по содержанию углерода 3,0, ванадия О, 15Х, молибдена О, 1Х, марганца 0,005 . способствуют максимальному упрочнению металлической основы чугуна при минимальной степени легирования и получением перлитной металлической матрицы. Оптимальный состав чугуна, родержит,Х; углерод 3 2 кремний 1 8 марганец 04 1 ванадий 0 25 молибден О 25 алюминий 1 1 никель 0,5 барий 0 01.

1121313

Таблица 1

Уровень содержания ингредиентов

Сплав

С Si Ип Sb, Ч No

3034 09 007 0,25 06

Известный (2) Средний

Предлагаемый

3,0 1,6 0,005 0,08

0,15 0,1

О, 25 О,25

0,45 0,4

Нижний

Средний

Верхний

Ниже нижнего

3 ° 2 1,8 002 0 ° 1

3,4 2,2 0,04 0,12

3,0 1,6 0,005 0,08 0,15 0,1

Выше верхнего

3,4 ?,2 0,04 0,12

0,45 0,4

Технология получения чугуна предлагаемого состава состоит из расплавления металлизованных окатышей, ввода в расплав ферросилиция (75% 5j ), феррованадия (45X V ), фе11ромолибдена (45X Ио), электролитического никеля (99% Й(). Перед заливкой в ковш вводят технический алюминий (98,5% A(), кристаллическую сурьму (99% 6Ь) и силикобарий (30% 51, 7% 1О

Ва) .

Величина добавок рассчитывается исходя из среднего. уровня усвоения кремния, алюминия, сурьмы, никеля на уровне 85-95%, ванадия и молибде- 15 на на уровне 70-85%.

П р и м е .р. Для изучения свойств и структуры чугуна предложенного состава и сравнительных испытаний были выйлавлены сплавы, химические 2О составы которых представлены в табл. 1. Чугуны плавили в индукционной печи. Для испытаний образцы заливали в сухие песчаные формы, из них . вырезали пластины, которые затем сваривали. Качество сварки оценивали по критической нагрузке разрушения соединения. Результаты испытаний показаны в табл. 2, иэ которой следует, что дополнительный ввод бария в состав чугуна способствует повышению прочности сварного шва в 1,42l,64 раза. Одновременно установлено снижение себестоимости чугуна предложенного состава за счет исключения из состава чугуна хрома, церия, магния и т.д.

Экономический эффект от использо- вания изобретения составляет 51 тыс. руб .

Химический состав, мас. X

l l 2l 3l 3

ПРодолжение табл. 1

Сплав

Химический состав, мас. %

Се

Ва

Cr Al

0,003 0 05

0,02

1,2

0,35 0,1

Предлагаемый

0,005

0,1

0,2

0,5

0,1

0,03

1,0

2,0

0,2

1,0

2,0

Таблица 2

Свойства

СвариваеСплав

НВ

Временное сопмость, src/ ротивление, ИПа

14 285

1100

19000.

1.50, 81

Предлагаемый Нижний

20 270 1100

18700

25,7

19500

22 275

1200

23 280 1300

20050

Ниже нижнего 13 265 . 1100

Вьаве верхнего 16 285 1280

18500

29,7

244, 5

19750

ЯНЯИПИ Заказ 7895/20 Тираж 602 Подйим Ое фщщад ЯШ "Ивуеаз " ° г. Ужгород, улЛроектная,4

Известный (2) Уровень содерmayas ингредиентов

Известный И Средний

Средний

Верхний

Иодуль нормальной упругости, кгс/мм

О, 004

0,035

Себестоимость, руб.

91,3

243, 9