Чугун

 

ЧУГУН, содержащий углерод,, кремний, марганец, алюминий, , медь, магний, редкоземельные металлы, азот и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения механических свойств и снижения склонности к отбелу, он дополнительно содержит титан, ниобий, церий и тантал при следующем соотношении компонентов, мас.%:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (II) (51)4 С 22 С 37/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ) ) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3737774/22-02 (22) 08 05.84 (46) 30. 11.85. Бал. Ф 44

-(71) Производственное объединение

"Гомсельмаш" (72) В.Н.Пресман и М.М.Пирбуддагов (53) 669 ° 15-196 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 473764, кл. С 22 С 37/00, 1974.

Авторское свидетельство СССР

У 1033566, кл. С 22 С 37/ 10, 1982. (54)(5?) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, алюминий, кальций, медь, магний, редкоземельные металлы, аэот и железо, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения механических свойств и снижения склонности к отбелу, он дополнительно содержит титан, ниобий, церий и тантал при следующем соотношении компонентов, мас. X:

Углерод 3, 1-3,6

Кремний 1,8-2,4

Марганец О, 15-0,45

Алюминий 0,05-0,10

Кальций 0,015-0,065

Медь 0,03-0 3

Магний 0,01-0,03

Редкоземельные металлы 0,01-0,03

Азот 0,01:5-0,085

Титан 0 05т0,15

Ниобий 0,01-0,08

Церий 0,01-0,03

Тантал 0,01-0 05

Железо Остальное

1194906 2

20

Изобретение относится к металлургии, в частности к составам высокопрочных чугунов и может найти широкое применение при производстве машиностроительных деталей.

Целью изобретения является повьппение механических свойств и снижение склонности к отбелу.

Пример. Для получения известного и предлагаемого сплавов приготавливались 4 состава чугунов: один — известный нри среднем содержании компонентов (см.табл. 1), три— предложенного при нижнем, среднем и верхнем содержании компонентов.

Плавка чугунов производилась в индукционной печи с кислой футеровкой на базе возврата ваграночной плавки.

Содержание примесей серы составляло 0,03, хрома 0,07 . После пео регрева до 1420 С чугун модифици— ровапся в ковше магнием, церием, алюминием, титаном, ниобием и танталом с помощью соответствующих, ферросплавов.

Введение в состав чугуна церия в количестве 0,01-0,03Х способствует получению правильной шаровидной формы графита в отливках при значительных колебаниях вредной примеси серы в исходном расплаве до 0,06Х.

Нижний предел содержания церия (0,01 ) обусловлен необходимостью получения шаровидной формы графита в отливках, верхний (0,03 ) ограничен ввиду ухудшения при больших концентрациях церия формы графита (эф— фект "перемодифицирования"). Концентрация кремния (6-2,4X) способствует кристаллизации сплава по стабильной диаграмме состояния без структурно-свободного цементита.

Нижний предел по кремнию (1,8 ) установлен исходя из требования исключения отбела в отливках, верхний (2,4X) обусловлен ухудшением пластичности сплава вследствие образования легированного феррита. Алюминий при концентрации (0,05-0, 10X) способствует повьппению прочности чугуна. Благоприятное сочетание прочности и пластичности достигается при содержании меди от 0,03Х до 0,3 . Весовое соотношение РЗЖ вЂ” содержащей лигатуры (0,01-0,03X) обусловлено необходимостью обеспечения равномерности структуры и свойств в элементах отливки. Введение титана (О, 01-0,05X) способствует улучшению механических свойств за счет образования сложных нитридов этих элементов, препятствуя тсм самым образованию структурно свободного цементита. Титан, кроме того, является десульфуратором.

Десульфурирующее действие титана в чугуне значительно сильнее, чем марганца. Из-за большого сродства к сере и кислороду титан оказывает графитизирующее действие на чугун, образуя в сплаве компактный и пластинчатый графит. Введение в расплав церия приводит к полному устранению влияния титана на форму графита. Для снижения остаточного содержания магния сверх допустимого расплав продувают азотом. Отрицательное влияние остаточного азота компенсируется введением в расплав более сильных нитридообразователей (титан, ниобий, тантал), чем железо.

Причем введение титана сверх О, 15Х ниобия сверх 0,08Х и тантала 0,05Х резко снижают механические свойства чугуна. Нижний предел этих элементов установлен экспериментально с учетом их благоприятного воздействия на структуру и свойства получаемого чугуна, снижение процентного содержания этих элементов влияет на образование формы графита и свойства выплавляемого чугуна.

Структура предлагаемого чугуна имеет ферритно-перлитную металлическую матрицу и шаровидные включения графита.

Для исследования свойств полученных сплавов заливались отливки с толщиной стенки 30 мм и пробы на отбел со сквозной щелью, установленные на стальную плиту.

В табл. 2 приведены свойства известного и предлагаемого сплавов.

Как видно из табл. 2, предлагаемый сплав обеспечивает более высокие механические свойства в отливках при содержании серы в исходном расплаве на уровне 0,02-0,06 .. При этом он имеет меньшую склонность к отбелу в тонких сечениях отливок.

Наиболее рациональными областями применения предлагаемого сплава являются нагруженные детали тракторов н автомобилей, а также сельскохозяй-, ственных машин.

1194906

Таблица 1

Содержание элементов, мас. Ж

Способ

Si Nn Ag

М8

Си

Са

3,5 2,0 0,25 0,08 0,025 0,04

0,015

3,1 1,8 0,15 0,05 0,015 0,03 0,01

3э35 2э 1 Ов3 Оэ0?5 Ов4 Оэ013 0102

3,6 2,4 0,45 0,10 0,065 0,30 0,03

Средний

Верхний

Продолжение табл.1

Содержание элементов, мас. Х

Способ

РЗМ Н

Та Се т1

0015 005

Известный Средний

0,015 0,05 0,01 0,01

0,01

0,01

Предлагаемый Нижний

0,02 0,05 0,045 0,045 0,045 0,045

Средний

Верхний

О,05

0,03

0,085 О, 15 0,08

0i03

Таблица 2

Уровень содержания компонентов

Способ

Известный

Средний

220 2.

Предлагаемый

Нижний

Средний

60:

Верхний

Составитель Н.Шепитько

Редактор М.Недолуженко Техред О.Ващишина Корректор М.Самборская

Заказ 7385/31 Тираж 582 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Уровень содержания компонентов

Известный Средний

Предлагаемый Нижний

Уровень содержания компонентов

Свойства см2 Н (кг/ В S Ж Отбел, мм

260 3

240 3

230 4