Высокопрочный чугун
ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, магний, редкоземельные элементы и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения пластичности и ударной вязкости при сохранении уровня прочности, он дополнительно содержит никель при следующем соотношении компонентов, мае. %: 3,4-3,8 Углерод 1,6-2,4 Кремний 0,1-0,3 Марганец 0,04-0,07 Магний ,05 Апкнминий Редкоземельные (Л 0,005-0,05 элементы 0,2-0,7 Никель Железо Остальное
СО1ОЭ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
004 С 22 С 38/10
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ
0,005-0,05
0,2-0,7
Остальное
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ,(21) 3725156/22-02 (22} 20.02.84 (46) 23.08.85. Бюл. 9 3 1 (72) И.В.Хорошко, Н.И.Бестужев, С.Н.Леках, 10.Ш.Амалеев, В.А.Гольдштейн, Б.П.Чевардов, А.Я.Пукки, В.Ф.дурандин и Е.М.Офицеров (71} Белорусский ордена Трудового
Красного Знамени политехнический институт (53) 669. 15-196(088.8) (56) Механические свойства, рекомендуемые составы и термическая обработка ВЧШГ. ГОСТ 7293-70.
Авторское свидетельство СССР
М 985119, кл. С 22 M 37/00, 1982.
„„SU„„3 174489 А (54)(57) ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, магний, алюминий, редкоземельные элементы и железо, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повыше. ния пластичности и ударной вязкости при сохранении уровня прочности, он дополнительно содержит никель при следующем соотношении компонентов, мас.7.:
Углерод 3,4-3,8
Кремний 1,6-2,4
Марганец 0,1-0,3
Магний 0,04-0,07
Алюминий 0,01-0,05
Редкоземельные элементы
Никель
Железо
1174489
Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов высокопрочного чугуна для производства ответственных машиностроительных отливок.
Цель изобретения — повышение пластичности и ударной вязкости при сохранении уровня прочности.
Содержание элементов и механичес10 кие свойства высокопрочного чугуна приведены в табл. 1 и 2.
Углерод в пределах 3,4-3,8 обеспечивает хорошие литейные и механические свойства сплава. Нижний предел углерода 3 4Х обуславливается необходимостью исключения структурносвободного карбида в матрице чугуна.
Увеличение концентрации углерода выше 3,8Х нежелательно, так как при этом ухудшается форма графита, наблю. дается его флотация и т.д.
Концентрация кремния 1,6-2,4 обеспечивает, получение благоприятного сочетания пластических и прочностных свойств чугуна. Нижний предел
25 .по кремнию установлен исходя из требования исключения отбела в отливках, верхний предел установлен исходя из требования низкого легирования феррита кремнием и таким образом повышения пластичности ВЧШГ, при этом повышаются и прочностные свойства, Таким образом, выбранные сочетания углерода и кремния являются оптимальными.
Недостаточно высокое содержание крем- З5 ния, который охрупчивает феррит, компенсируется несколько завышенным со-. держанием углерода, при этом обеспечивается высокая пластичность и проч. ность чугуна.
Ограничение по содержанию марганца (0, 1-0,3Х) установлено исходя из требования достижения высокой пластичности и ударной вязкости и желательности получения ферритной матрицй. Нижний предел обеспечивает сохранение прочности ВЧШГ. Выше верхнего предела содержания .(О,ЗХ) наблюдаестя отрицательное его влияние на пластические свойства чугуна. Магний в приведенных концентрациях (0,04-, 0,06) обеспечивает получение шаровидного графита при различном содержании серы в исходном расплаве. По мере повышения последнего необходимо повышение содержания магния, Алюминий при концентрациях его
0,01-0,05Х способствует повышению прочности чугуна, снижает склонность к кристаллизации по металстабильной диаграмме. Эффект упрочнения проявляется при концентрациях 0,01Х. Повышение его содержания выше 0,05 может привести к-появлению окисных плен и снижению значений ударной вязкости, Содержание РЗМ цериевой группы в количествах 0,005-0,05 положительно сказывается на сфероилиэации графита и измельчении его включений.
Нижний предел содержания церия обусловлен необходимостью получения шаровидной формы графита в отливках.
Верхний — 0,05Х, ухудшение при больших концентрациях формы графита (эффект "перемодифицирования") и возможность появления карбида в отливках.
Как показывают эксперименты никель является легирующим элементом, повышающим прочность железо-углеродистого сплава за счет растворения в чугуне в значительных количествах. Кроме того, он снижает склонность чугуна к кристаллизации по металстабильной диаграмме. При этом наблюдается отсутствие значительной его ликвации, т,е. равномерное распределение. Нижний предел (0,2 ) установлен исходя из достижения достаточно высокого уровня прочности ВЧШГ. При превышении верхнего (0,6K) дальнейшее повышение механических свойств не наблюдается.
Концентрация вредных примесей в количестве: фосфора до 0,05 „ серы до 0,02, хрома до 0,05 установлены исходя из необходимости обеспечения высоких пластических свойств ВЧШГ.
Пример. В качестве шихты используют чистые шихтовые материалы, — стальная высечка и литейный чугун рафинированный, ферросплавы; магния, РЗМ цериевой группы, магния, технически чистые алюминий и никель.
Содержание примесей не превышает указанного предела. После перегрева до 1420 С чугун доводится по химичес4g кому составу и затем модифицируется в ковше. магнием, церием с помощью соответствующих ферросплавов.
1174489
Таблица
Пределы содер жания
Чугун
Известный Средний
Осталь ное с
Средний
Верхний
Ниже нижнего
5 Выше верхнего
Таблица2
Механические свойства
Чугун
Ударная вязкость, Дж/см .бв, МПа
Известный
588
Предлагаемый
590
632
649
8,5
567
84
653
Составитель Н.Косторной
Редактор Н.Бобкова Техред T.Ôàíòà Корректор.В.Синицкая, Заказ 5144/28 Тираж 583 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и oTKphfFHA
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4
Предлагаемый
1 Нижний элементов, мас.7
Cl Ni F
Si Mn Mg Al е
Зв4 2р05 Оь3 Ов05 0 75 Ов03
3,4 1,6 О, 1 0,04 0,01 0,005 0,2
3,6 2,0 П,2 0,052 0,05 0,03 0,4
3,8 2,4 0,3 0,07 О, 1 0 05 0,6
3 2 1,5 005 0025 0,08 0,07 01
4,0 2,8 - 0,6 0,1 0,2 0,1 0,9
