Чугун

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для изготовления отливок, работающих в условиях износа и изгибающих нагрузок в интервале температур 243 - 303 К. Цель - повьппение предела прочности при изгибе, износостойкости и предела выносливости при изгибе. Новый чугун содержит, мае.%:углерод 2,9-3,4; кремний 1,6-2,3; марганец 0,7-1,7; РЗМ 0,02-0,07; азот 0,03-0,08; кальций 0,02-0,05; бор 0,002-0,03; сурьму 0,1-0,2; алюминий 0,07-0,1; медь 0,10-0,35 и железо остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна Sb, Си и А1 обеспечивает повьпиение предела выносливости с 153 до 278- 288 Н/м при 243 К и увеличение стрелы прогиба с 6 до 9-11 мм при 243 К. 2 табл. с (Л to со 4 00 О5 Oi

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

GOUDA ËÈÑÒÈ×ÅÑÊÈÕ

РЕСПУБЛИК (51)4 С 22 С 37/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к двтоесном свидетельств

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3920320/22-02 (22) 01.07.85 (46) 07.03.87. Бюл. ¹ 9 (71) Всесоюзный заочный политехнический институт (72) Б.К.Святкин, С.А.Мелтонян, М.И.Карпенко, Ю.Г.Серебряков и С.M.Áàäþêîâà (53) 669. 15- 196 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 973653, кл. С 22 С 37/10, 1982.

Авторское свидетельство СССР № 960301, кл. С 22 С 37/10, 1981 (54) ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для изготовления отливок, работающих в

„„SU„„1294865 А 1 условиях износа и изгибающих нагрузок в интервале температур 243 — 303 К.

Цель — повышение предела прочности при изгибе, износостойкости и предела выносливости при изгибе. Новый чугун содержит, мас.7: углерод 2,9-3 4; кремний 1,6-2,3; марганец 0,7-1,7;

РЗМ 0,02-0,07; азот 0,03-0,08; кальций 0,02-0,05; бор 0,002-0,03; сурьму 0,1-0,2; алюминий 0,07-0,1; медь

0,10-0,35 и железо остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна Sb

Си и А1 обеспечивает повышение предела выносливости с 153 до 278288 Н/м при 243 К и увеличение стрелы прогиба с 6 до 9-11 мм при 243 К.

2 табл.

1 12948

Изобретение относится к металлур— гии, в частности, к разработке соста ров чугуна для отливок, работающих в условиях износа и изгибающих нагрузок в интервале температур 243303 К.

Цель изобретения — повышение предела прочности,при изгибе, износостойкости и предела выносливости при изгибе. 50

Сущность изобретения заключается в дополнительном вводе в состав чугуна Си, А1 и 5Ь.

Дополнительное введение сурьмы в количестве 0,1-0,2 мас.X упрочняет твердый раствор, повышает содержание перлита и однородность структуры и измельчает матрицу, что способствует повышению износостойкости, предела .выносливости при изгибе и стрелы 20 прогиба и их стабильности. При содержании сурьмы до О,1 мас.X однородность структуры и стабильность предела выносливости при изгибе и стрелы прогиба недостаточны, а верхний предел содержания сурьмы ограничен концентрацией (0,2 мас.%), выше которой снижаются однородность структуры из-за выделения сурьмы по. границам зерен и пластические свой- 30 ства, что приводит к снижению стабильности стрелы прогиба, предала выносливости при изгибе и других механических свойств.

Алюминий в количестве 0,070,1 мас.% оказывается мрдифицирующее и раскисляющее влияние, измельчает графитные включения и стабилизирует структуру, что обеспечивает повышение стабильности стрелы прогиба и - 40 предела выносливости при изгибе.

Стабильность структуры, стрелы проо гиба и предела выносливости при изгибе при содержании алюминия до

0,07 мас,7. недостаточны, а при кон- 45 центрации более 0,1 мас.7 увеличивается пористость, снижается однород ность структуры и стабильность прецела выносливости при изгибе и плас;тических свойств, особенно в.интерва- gp ;ле отрицательных, температур.

В чугуне увеличена концентрация редкоземельных металлов до 0,020,07 мас.% с целью повышения стабильности перлита повышения фактора формы графита и стабильности механических свойств.

При содержании РЗМ до 0,03 мас.X . в структуре преобладает пластинчатый графит, что снижает механические свойства, а при концентрации их более

0,7 мас.% увеличивается отбел и снижается стабильность механических . свойств, Кальций в количестве 0,02-0,05 мас.7. микролегирует матрицу, очищает границы зерен от сульфидов и других неметаллических включений и повышает стрелу прогиба и предел выносливости как при комнатных,так и при отрицательных температурах. При концентрации до 0,,02 мас.7 микролегирующий эффект проявляется слабо и существенного повышения стабильности механических свойств при отрицательных температурах не отмечается, а при концентрации более 0,05 мас.% кальций полностью не растворяется в матрице, увеличивает количество неметаллических включений и снижает предел прочности при изгибе и пластичность чугуна при отрицательных температурах.

Медь в количестве 0,10-0,35 мас.7 способствует полной перлитизации матрицы, измельчает структуру металлической основны и повышает ее стабильность в широком интервале температур, что способствует повышению стабильности предела выносливости при изгибе и механических свойств при отрицательных температурах. При концентрации меди до 0;10 мас.% измельчение структуры, повышение износостойкости и стабильности пластических свойств при отрицательных темпе-. ратурах недостаточны, а при концентрации меди более 0,35 мас.X усиливаются ликвационные процессы, снижа- ется стабильность структуры механических свойств.

Бор в количестве 0,002-0,03 мас.7. образует центры графитизации, являясь эффективным поверхностно активным модификатором, способствующим повышению стабильности структуры, стрелы прогиба и механических свойств.

При концентрации бора более

0,03 мас.% повышается содержание боридов по границам зерен, что снижает стрелу прогиба и предел выносливости при изгибе.

Содержание углерода принято в количестве 2,9-3 4 мас.7 в соответствии с практикой использования износостойких чугунов, а концентрация кремния ограничена до 5,6-2,3 мас.X.

При повышении содержания кремния более 2,3 мас.7 укрупняется структу1294865

Формула из обрете ния

0,02-0,07

0,03-0,08

0,10-0,35

0,02-0,05

0,002-0,03

Остальное

Таблица 1

Содержание компонентов, мас.Х>а чугуне

Кремний Наргаиец Сурьма Ал»ми- УЗН ТАвот Кальций Медь ний

Чугун т Углерод

Бор 21елезо .r

Известны» 4

3 ° 0 2>1 07

0,002 0,1 0,02

0,01

Остальное

0 10 0,002

0,22 0,012

2,9 1>6 0,7 0 ° 1 . 0>07 0,02 0,03 0,02

3,1 2,1

13 014 009 005 005 003.

0 35 0,030

3,4 2,3 1 ° 7 0>20 0>1

0,07 0>08 0,05

Известный чугун содержит 0,022 стронция. ра, снижаются технологические свойства и стабильность механических свойств, а при снижении содержания кремния менее 1,6 мас.7 увеличивается отбел.

Марганец в количестве 0,7-1,7 мас.г„ повышает дисперсность перлита, пластические свойства и предел выносливости при изгибе. При концентрации марганца до 0,7 мас,X отмечается недостаточный предел выносливости при изгибе, а при повышении содержания марганца более 1,7 мас.7 снижается стабильность структуры и механических свойств при отрицательных температурах.

Чугун выплавляют в дуговых электропечах с перегревом расплавов до

1823 К, Операции рафинирования, науглероживания и микролегирования медью и азотированным ферромарганцем проводят непосредственно в электропечи, а операции модифицирования ферробором, силикокальцием, редкоземельными металлами и алюминием— при температуре 1693-1783 К. Усвоение микролегирующих и модифицирующих компонентов составляет, 7: кальций 5863; азот ?6-85; медь 84-89; бор

91-96 и РЗМ 48-56. Разливку чугуна для получения технологических проб и тонкостенных износостойких отливок проводят в песчаные формы по-сырому.

В табл. 1 приведены химические составы чугунов опытных плавок, а в табл. 2 — механические свойства чугунов в отливках.

Как видно из табл. 2 стрела прогиба, предел прочности и предел выносливости при изгибе у предлагаемого чугуна выше и стабильнее, чем у известного, особенно при отрицательных температурах.

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, азот, редкоземельные металлы, бор, кальций и железо, о т-, л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения предела прочности при изгибе, износостойкости и предела выносливости при изгибе, он дополнительно содержит сурьму, медь и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.7:

Углерод 2,9-3,4

Кремний 1,6-2,3

Марганец 0,7-1,7

Сурьма 0,1-0,2

Алюминий 0,07-0,1

Редкоземельные металлы

Азот

Медь

Кальций

Бор

Железо

1294865

Таблиц ° 2

Предел прочности при ивгибе Н/и

Стрела прогиба, им

Твердость

Í8

Нанос, иг/ ни

Чугун

При ЗОЗК (Прн 243К

При ЗОЗК При 243К

452

356

212 153 227 4 6

Нввестный

232

7Ý4

486

2ЭО

278

Ii2

785

506

1Э

235

245

288

0,9

772

494

10

228

241

279

1,О

Составитель Н. Касторной

Редактор Н. Лазаренко Техред И.Попович Корректор Г. Решетник

Заказ 565/29

Тираж 605

Подписное

Производственно-полиграФическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Предлагаеиый по варианту

Предел выносливости при ивгнбе, Н/и

При ЗОЭК При 243К

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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