Ковкий чугун

 

Изобретение относится к металлургии и може т быть использовано при изготовлении отливок, обладающих повышенной теплоемкостью и плотностью . Цель изобретения - повышение удельной теплоемкости и плотности. Новый чугун содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: углерод 2,1-2,8; кремний 0,8-1,2; марганец 0,8-1,6; ванадий 0,03-0,57; алюминий 0,002-0,01; теллур 0,002-0,02; магний 0,002-0,02; нитриды бора 0,004- 0,08 и железо остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна теллура, магния и бора в виде нитридов бора обеспечивает повышение удельной теп- . лоемкости с 0,118 до 0,125-0,130 кал/ и плотности с 7,22 до 7,32- 7,44 г/см. 2 табл. S (Л to со 4 ОО 05

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 С 22 С 37/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOI4V СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3933601/22-02 (22) 25.07.85 (46) 07.03.87. Бюл. ¹ 9 (71) Производственное объединение

"Гомсельмаш" (72) А.К.Карпов, M.È.Карпенко, Е.И.Марукович, Т,И.Кныш и В.К.Савченко (53) 669, 15-196(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 916576, кл. С 22 С 37/08, 1982.

Авторское свидетельство СССР, № 692889, кл. С 22 С 37/06, 1979. (54) КОВКИЙ ЧУГУН (57) Изобретение относится к метал лургии и может быть использовано

„„SU„„1294867 А 1 при изготовлении отливок, обладающих повышенной теплоемкостью и плотностью. Цель изобретения — повышение удельной теплоемкости и плотности.

Новый чугун содержит компоненты при следующем соотношении, мас.7.: углерод

2, 1-2,8; кремний 0,8-1,2; марганец

0,8-1,6; ванадий 0,03-0,57; алюминий

0,002-0,01; теллур 0,002-0,02; магний 0,002-0,02; нитриды бора 0,0040,08 и железо остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна теллура, магния и бора в виде нитридов бора обеспечивает повышение удельной теп- . лоемкости с О, 118 до О, 125-0, 130 кал/

/r- С и плотности с 7, 22 до 7, 327,44 r/ñì . 2 табл.

1294867

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна с повышенными показателями теплоемкости и плотности.

Целью изобретения является повышение удельной теплостойкости и плоrности.

Выбор граничных пределов компонентов обусловлен следующим.

Дополнительное введение нитридов ® бора микролегирует и уплотняет матрицу, снижает ростоустойчивость и повышает монолитность матрицы. При содержании нитридов бора до 0,004 мас.X микролегирующий эффект и уплотнение матрицы незначительны, а при увеличении нитридов бора более 0,08 мас.X снижаются механические свойства, увеличивается содержание графитовой фазы и снижается теплоемкость, 7еллур в количестве 0,002 0,02 мас.7 модифицирует и отбеливает металлическую основу литого металла, снижает микропористость и увеличивает плотность чугуна после отжига и теплоемкость. Нижняя концентрация теллу. ра принята от содержания (0,002 мас. X), при котором исключается образование в литом металле свободного графита и увеличивается плотность матрицы, а верхний предел концентрации ограни-, чен содержанием (0,02 мас.%), выше которого увеличивается загрязненность границ зерен и хрупкость белого чугуна, существенно удлиняется цикл отжига и снижаются пластичность и теплоемкость.

Магний в количестве 0,0020,02 мас.% повышает плотность, снижает коэффициент теплопроводности, по-, 40 вышает удельную теплоемкость и ростоустофчивость. Концентрация„ магния менее 0 002 мас.% не обеспечивает модифицирующего эффекта и повышения теплоемкости, а при повышении содер45 жания магния более 0,02 мас.% увеличивается количество дефектов структуры и снижается монолитность матрицы, усложняется технология введения магния и увеличивается era угар.

Содержание углерода, марганца, ванадия и кремния принято исходя из опыта производства ковкого чугуна для отливок ответственного назначения с повышенной ростоустойчивостью.

Верхние концентрации углерода и кремния ограничены содержаниями, исключающими образование свободного rpaфита в отливках и обеспечивающими повышенные пластические свойства и монолитность матрицы. При увеличении концентрации марганца более 1,6мас.7. усиливается тормозящее влияние «а графитизацию и снижаются пластические свойства ковкого чугуна. При снижении их концентрации менее нижних пределов повышается загрязненность металла сернистыми и другими неметаллическими включениями и снижаются плотность чугуна, теплоемкость, стабильность структуры и механические свойства, а также увеличивается склонность металла к хрупкому разрушению и микропористости.

Алюминий в количестве 0,0020,01 мас.7 модифицирует и измельчает матрицу, повышает плотность, но при увеличении его содержания более

0,01 мас.7 отмечается снижение удельной теплоемкости и пластичности.

Пример. Опытные плавки чугунов доэвтектического состава проводят дуплекс-процессом вагранка — дуговая электрическая печь. В качестве шихтовых материалов используют предельный коксовый чугун, стальной лом, нитриды бора, феррованадий и ферромарганец. При выпуске чугуна из вагранки температура металла составляет

1400-1420 С. Перегрев расплава в дуговой электропечи 1480-1500 С. Усвоение нитридов бора составляет 84-937.

Алюминий и теллур вводят в раздаточные литейные ковши емкостью 2 Т при температуре 1430-1460 С. Заливку модифицированного чугуна для получения технологических проб (16 мм), образцов и отливок производят на напольном литейном конвейере в сырые песчано-глинистые формы. Усвоение модификаторов составляет, %: алюминий 67-83 и теллур 76-8?.

Для получения ковкого чугуна подвергают отжигу с проведением 1-ой стадии,графитизации при 960"980 С в течение 3-4 ч и 2-й стадии при 660-

680 С в течение 2,5-3 ч.

В табл, 1 приведены составы ковких чугунов по данным химического анализа; в табл. 2 — физико-механические свойства, полученные на образцах (16 мм), стандартных технологических пробах и отливках после их отжига. с я тем, что, с целью повышения удельной теплоемкости и плотности, он дополнительно содержит теллур и магний, а бор в виде нитридов бора при следующем соотношении компонентов, мас.Е:

Углерод

Кремний

Марганец

Ванадий

Алюминий

Теллур

Магний

Нитриды бор

Железо

Химический состав, мас.7

Чугун по варианту

Магний Железо

Вана- Алю- Нитридий ми- ды ний бора

Теллур

Угле- Крем- Маррод ний гане

Известный

0,05 бора

0,002 каль—

2,5 1,1 0,3 0,2 0,022

Остальное ция

2,1 0,8 0,8 0,03 0,002 0,004 0,002 0,002

2 6 1 1 0 31 0,006 0,02

0,003 0,003

2,8 1,2 1,6 0,57 0,01 0,08 0,02 0,02

2,0 0,7 0,4 0,01 0,001 0,002 0,001 0,001

3,0 1,5 1,7 0,60 0 05 0 1

0,06 0,06

Таблица 2

Временное сопротивление, МПа

Относительное

Чугун по

РостоустойТеплоОтносительная монолитность

Плотность емкость, кал/(r С) после отжига, г/см варианту удлинение, Х чивость

7 матрицы, 7

Известный

475

5,0

0,118

О, 125

03130

100

7,22

476

4,6

118

7,32

4,1

506!

7,48

3 129486

Как видно из табл. 2, предлагаемый ковкий чугун обладает более высокими показателями плотности и теплоемкости, чем известный чугун, что обеспечивает повышение долговечности деталей технологического оборудования.- Это достигается за счет дополнительного ввода Те, Мо и В в виде нитридов бора.

t0

Формула из обре те ния

Ковкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, ванадий, алюминий, бор и железо, о т л и ч а ю щ и й2, 1-2,8

0,8-1,2

0,8-1,6

0,03-0,57

0,002-0,01

0,002-0,02

0,002-0,02 а . 0,004-0,08

Остальное

Та блица 1

1294867

Продолжение табл.2 тноси ельное удлине» ние, Х ность матрицы, Х

592

3,9

128

7,44

458

5 3

102

7,21

4,8

7,28

115

Составитель Н. Косторной

Техред И. Попович, Корректор А. Обручар

Редактор Н. Лазаренко

Заказ 565/29.

Тираж 605

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Чугун по варианту

Временное сопротивление, МПа

Ростоустойчивость, 7

Теплоемкость, кал/ (г С) 0,126

О, 120

О, 124 тносиельная онолит»

Плотность после отжига, г/см