Ковкий чугун

 

КОВКИЙ ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, ванадий. алюминий и железо отличающийся тем, что, с целью повышения удароустойчивости и демпфирующей способности,он дополнительно содержит редкоземельные элементы, бориды кальция и цинк при следующем соотношении компонентов, мас.%: 2,3 - 2,9 Углерод 0,8 - 1,5 Кремний 0,3 - 0,7 Марганец Ванадий 0,03-0,4 0,01 - 0,03 Алюминий Редколемельные 0,003 - 0,03 элеме гты 0,002 - 0,08 Бориды кальция 0,002 - 0,01 Цинк Железо Остальное (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(5I1 С 22 С 37/40

1 .I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTQPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВ,Ф

0,003 — 0,03

0,002 - 0,08

0,002 — 0,01

Остальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3705470/22-02 (22) 27.02.84 (46) 07.05.85. Бюл. Ф 17 (72) М.И. Карпенко, Е.И. Марукович, Ю.А. Рогов, Т.Г. Эфендиев, iU.Ш. Ших. миров и Г.Т. Ворона (71) Могилевское отделение Физикотехнического института АН Белорусской ССР (53) 669.15-196(088.8) (56) 1. Патент Японии к- 54-29977,кл. 10 J 173, опублик. 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

В 916576, кл. С 22 С 37/08, 1982. (54)(57) КОВКИЙ ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, ванадий, „„Я0„„1154367 А алюминий и железо о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения удароустойчивости и демпфирующей способности,он дополнительно содержит редкоземельные элементы, бориды кальция и цинк при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:

Углерод 2,3 — 2,9

Кремний 0,8 — 1,5

Марганец 0,3-0,7

Ванадий 0,03-0,4

Алюминий 0,01 — 0,03

Редкоземельные элементы

Боридьг кальция

Цинк

Железо

1154367

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов ферритных ковких чугунов для литых .деталей машин, работающих в условиях динамических нагрузок, и

3 для технологической оснастки.

Известен ковкий чугун 1), содержащий следующие компоненты, мас.7.:

Углерод 2,7 — 3,9

Кремний 2,4 — 3,0

Марганец 0,3 — 0 5

Медь 1,0- 1,5

Ванадий 0,1 — 0,5

Железо и технологические примеси Остальное

Известный чугун имеет низкие удароустойчивость и демпфирующую способность.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является чугун (2j, содержащий, мас.7.: .Углерод 2,5 — 2,9

Кремний 0,8 - 1,2

Марганец 0,3 — 0,6

Алюминий 0,02 — 0,025

Ванадий 0,032 — 0,524

Железо Остальное

Известный чугун имеет недостаточные удароустойчивость и демпфирующую способность при повторно-переменных нагрузках.

Цель изобретения — повышение удароустойчивости и демпфирующей способности ковкого чугуна.

Поставленная цель достигается тем, что ковкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, алюминий, ванадий и железо, дополнительно содержит редкоземельные металлы, бориды кальция и цинк при следующем соотношении компонентов, мас.7.:

Углерод 2,3 — 2,9

Кремний

Марганец 0,3 — 0,7

Ванадий 0,03 — 0,4

Алюминий 0901 — Оу03

Редкоземельные металлы 0,003 - 0,03

Бориды кальция 0,002 — 0,08

Цинк 0,002 - 0,01

Железо Остальное

Редкоземельные металлы (РЗМ) выбраны как эффективные микролегирующие добавки, способствующие повышению удароустойчивости и предела текучести на срез, оказывающие вли5

45 яние на измельчение углерода отжига.

Минимальная (0,0037) концентрация их обеспечивает заметное повышение удароустойчивости и измельчения структуры отливок, а максимальная (0,037) концентрация может быть рекомендована для отливок с толщиной стенок более 40 мм. При повышении концентрации РЗМ более 0,037 снижается ударная вязкость.

Бориды кальция при концентрации

0,002 — 0,087. измельчают структуру сплава, являясь центрами кристаллизации, повышают удароустойчивость, способствуя равномерности свойств чугуна в отливках. При концентрации боридов кальция более 0,087 отмечается снижение удароустойчивости и динамической прочности. При содержании их до 0,0027 влияние на свойства чугуна в отливках сказываются мало

Цинк введен как эффективная отбеливающая добавка, способствующая повышению демпфирующей способности при концентрации 0,002 — 0,017..

При увеличении концентрации цинка более 0,017 проявляется хрупкость отливок в литом состоянии, Ц р и м е р. Плавки чугунов осуществляют дуплекс-процессом вагранка — дуговая электропечь. Температура чугуна при выпуске иэ вагранки

1700 К, а температура чугуна перед выпуском иэ дуговой электропечи

1750 — 1780 К. Микролегирование и модифицирование расплавов производится в разливочных ковшах перед заливкой чугуна в сырые формы. Модифицирование расплава алюминием, РЗМ, боридами кальция и цинком производят в разливочных ковшах при 1700-1730 К.

Заливку чугуна в песчано-глинистые формы производят при 1640-1680 К. Для проведения испытаний отливают технологические пробы, цилиндрические

16 мм образцы.и отливки, иодверга" ющиеся в процессе эксплуатации изгибу и повторно-переменным нагрузкам.

В табл. 1 приведены химические составы ковких чугунов; а табл. 2механические свойства.

Для проведения испытаний используют отливки, образцы и технологические пробы после их отжига в течение

При проведении испытаний на демпфирующую способность в качестве эталона используют высокопрочный чугун

54367

j 11 марки ВЧ 42-12. Определение угла загиба до появления трещины проводится в соответствии с ГОСТом 14019-68. высокими показателями ударно-усталостной прочности и демпфирующей способности, чем известный. Экономический эффект от использования предложенного ковкого чугуна составит 12,4-37 руб. на 1 т годного литья.

Как видно из табЛ. 2, предложенный ковкий чугун обладает более

Таблица 1

Содержание компонентов, мас.7

Чугун

Бори- Цинк М(елезо, Алюми- РЗМ

HHH

Марга- Вананец дий

Кремний

Угледы кальрод ция

0,35 0,023

Осталь.Известный 2,6 1,1 0 5 ное

Предлагаемый

2„3 1,5, 0,3 0,03 0,01

0,003 0,002 0,002

0,009 0,035 0,006

2 7 11 i 0 5 0 12 0 02

0,03 0,08 0,01

0,001 0,001 0,001

0,005 0,09 0,012

2,9 0,8 0,7 0,4

0,03

2 3 115 0 3 0 03 0,01

0,03

2,9 0,8 0,7 0,4

Таблица 2

Предел текучести на

Относительное

УдароустойчиОтносиУдарная вязкость, МД*/ тельная демпфиЧугун удлинение, 7

Востьр циклы срез, МПа рующая способность, 7

1,74

487

Известный 205

5,1 0,39

110

Предлагаеивй

232

8,0 0,62

132

496

0,78

145

0,72

249

7,8

154

2918

1,85

5,6 0,42

221

422

116

0,51

467.

234

6,4

128

RNNK Заааа 2638/26 тйраж 583 Подписное

4шиал ШШ е Патеат", г.Укгород, ул.Проектная, 4

Временное сопротивление, МПа

Угол загиба до появления трещины, рад