Высокопрочный чугун
ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, магний, алюминий и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения -окалиностойкос .ти, он дополнительно содержит цирконий при следующем соотношении ингредиентов , мае. %: 3,2-3,5 Углерод 2,3-2,9 Кремний 0,15-0,4 Марганец 0,1-0,3 Медь 0,04-0,07 Магний 0,4-0,9 Алюминий 0,025-0,11 Цирконий (Л Остальное Железо
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦ)4АЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (11) (!1) SU. А (51)4 С 22 С 37/10
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCX0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
3,2-3,5
2,3-2,9
О, 15-0,4
О, 1-0,3
0,04-0,07
0,4-0,9
Î,025-0,11
Остальное
Углерод
Кремний
Марганец
Медь
Магний
Алюминий
Цирконий
Железо (21) 3719583/22-02 (22) 04.04.84 (46) 23. 10.85. Бюп. У 39 (72) Л.Л. Счисленок, С.Н. Леках, Н.И. Бестужев, Е.И. Шитов и В.А. Розум (71) Белорусский ордена Трудового
Красного Знамени политехнический институт (53) 669.15-196 (088.8) (56) Патент ФРГ II) 2806309, кл. С 22 С 37/00, 1975.
Авторское свидетепьство СССР
Р 985122, кл. С 22 С 37/08, 1981.
Авторское свидетельство СССР
N 1010153, кл. С 22 С 37/10, 1981. (54) (57) ВЫСОКОПРОЧНЬЙ ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, магний, алюминий и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения .окалиностойкос.ти, он дополнительно содержит цирконий при следующем соотношении ингредиентов, мас. Х:
1186684
Изобретение относится к металлургии, а именно к составам высокопрочных чугунов, и может быть использовано при производстве ответственных нагруженных деталей автомо- 5 билей и тракторов.
Цель изобретения — повышение окалиностойкости.
Плавки проводят в 60-килограммовой индукционной печи с кислой футеровкой. В качестве шихтовых .материалов применяют литейный чугун, собственный возврат, ферросплавы магния, ферросиликоцирконий (30% Ы, 35%. Zr), технический алюминий (98% Al), электролитическую медь (99% Cu).
Окалиностойкость определяют по разнице масс образца до и после выдержо ки при 920 С в течение 4 ч. В таблице приведены сос:;:". ь" свойства сплавов, Введение в состав чугуна циркония способствует повышению дисперсности структуры чугуна. Он вызывает измельчение и одновременно увеличивает количество включений шаровид1 ного графита, что в свою очередь повышает механические свойства чугуна, особенно ударную вязкость. Нижний предел по содержанию циркония ЗО (0,025%) ограничен тем, что при наличии в составе менее 0,025% его влияние на измельчение металличесхой основы чугуна и включений графита слабо проявляется. Увеличение циркония свыше 0 11Х приводит к появлению первичных карбидов, что отрицательно сказывается на ударной вязкосги материала.
Магний обеспечивает получение 4О шаровидного графита и высоких механических свойств. При содержании магния менее 0,047. в структуре наблюдаются включения пластинчатого и вер-, микулярного графита. Ввод магния 45 более 0,07% нерационален, так как ухудшается форма графита (зффект перемодифицирования) увеличивается расход модификатора и количество вредных газовыделений при модифициро-50 вании. Для получения высокой пластичности сплава содержание марганца в нем ограничено в пределах 0,150,47. Увеличение концентрации кремния (2,3-2 9%) способствует кристаллизации сплава по стабильной диаграмме состояния, без структурно-свободных карбидов. Нижний предел по кремнию 2,37 установлен, исходя из требований исключения отбела в отливках. При содержании кремния более 2,97. наблюдается резкое снижение пластических свойств ВЧШГ за счет легирования феррита кремнием. Алюминий снижает склонность сплава к кристаллизации по метастабильной диаграмме. Концентрация алюминия менее 0 4Х не обеспечивает получения высоких и стабильных прочностных характеристик. Верхний предел по алюминию до 0,97. ограничен исходя из того, что при содержании алюминия бо" лее 0,97 заметно ухудшаются технологические свойства — уменьшается жидкотекучесть, возрастает склонность расплава к пленообразованию, в результате чего использовать такой чугун при изготовлении тонкостенных отливок не представляется возможным.
Для получения благоприятного сочетания прочности и ударной вязкости сплава содержание меди выбрано в пределах от 0,1-0,37. Медь упрочняет матрицу, при этом содержание ее до
0,37 полностью не перлитизирует матрицу, что позволяет получать высокую ударную вязкость. Концентрация примесей, серы до 0,06% и фосфора до
0,17., установлена исходя из необ,ходимости обеспечения шаровидной формы графита и получения более высоких и равномерных свойств в сложных разностенных отливках. Цирконий энергично соединяется в жидком чугуне с серой и связывает ее в тугоплавкие соединения, что приводит к снижению ударной вязкости.
Структура предлагаемого чугуна имеет феррито-перлитную металличес" кую матрицу и шаровидные включения графита правильной формы.!
186684 л
)cI
I E. о и хо
4 cv
I
1 !
1 М
1 а л
С 4 О
О О л л
o o
С4 )Г\ ь л л л
О О л
С)1
О л ь
1 Э
1 D
1 I
cfog л л -- ).| л
С О О О л л л а
o o o o
С
С) л о
СЧ
С) л о
I I
I С)0
Х г|
<»Ъ - С 4 С» | л л л л
О Î О О л
I
5 х х х ||| о а $ с» д х х х х
С|!
)х
)х х х х х а х о
М
k( о
<б g dl
Ccl
U )4| С6 х ||4 а
Ф х 1 о !
» х
1 о
)Б Щ
A cd х с»
С)4 и ц
С|| t(1 ||| Ф
m а
I И л а I
cd 1
E» I и
О 1
u I
)Х 1
Ы )—
v (U I
Л, I х
Q!
||| !
» х х о
Х I t
С | Л СЧ О С | л л л л л
Л С1 С1 С| С»1 л - г о л л л л ю л л
О О О О О О
О 1 о
СЧ »» а а а а л л
О О О О О О
Л СП С:) СП С)| Ch л л л л л л
С 4 С 4 С 4 CV СЧ СЧ
Щ
-т СЧ С | И СЧ Ch л л л а. л л
С) \ С) | С) | С"Ъ С Ъ С ) I а э о
С»
c)cI Х
1186684
Составитель А. Османцев
Редактор Н. Яцола Техред О.Ващишина Корректор И. Эрдейи
Заказ 6507/30 Тираж 582 Подписное
ВНЙИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
Как видно из таблицы, предлагаемый сплав обеспечивает высокую окалиностойкость в отливках при содержании серы в исходном расплаве на .уровне 0,02-0,06Х. Ожидаемый экономический эффект от применения предлагаемого состава чугуна для отливок, работающих в тяжелонагру женных условиях, составит 87 тыс.руб. в год на одном заводе.
