Чугун

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к изысканию ферритных ковких чугуиов с повьшенной твердостью и статической прочностью при высоких температурах. Целью изобретения является повышение прочности и твердости при температурах до 800 С. Чугун предложенного состава содержит, мас.%: углерод 2,4-2,9; кремний 0,8-1,2; марганец 0,3-0,6; тантал 0,06-0,35; вольфрам 0,05-0,25; празеодим 0,02-0,06; неодим 0,02-0,06; железо - остальное. Данный чугун может быть использован для производства ступиц, блоков картера заднего моста, тормозных барабанов; он обладает повьшенной твердостью , что повьшает износостойкость изделий.2 табл. с б (Л с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5)) 4 С 22 С 37/00

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3758331/22-02 (22) 21.06.84 (46) 15.03.87. Бюп. Р 10 (71) Московский автомеханический институт (72) М.П. Шебатинов, И.П. Мардыкин, П.П. Сбитнев и Н.А. Косторной (53) 669. 15-196(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 960298, кл. С 22 С 37/10, 1980.

Авторское свидетельство СССР

У 992608, кл. С 22 С 37/00, 1982. (54) ЧУГУН (57) Изобретение относится к области металлургии, в частности к изысканию ферритных ковких чугунов с повьппенной твердостью и статической прочностью при высоких температурах.

Целью изобретения является повышение прочности и твердости при темо пературах до 800 С. Чугун предложенного состава содержит, мас.Ж: углерод 2,4-2,9; кремний 0,8-1,2; марганец 0,3-0,6; тантал 0,06-0,35; вольфрам 0,05-0,25; празеодим 0,02-0,06; неодим 0,02-0,06; железо — остальное.

Данный чугун может быть использован для нреизводства ступиц, блоков картера заднего моста, тормозных барабанов; он обладает новьппенной твердостью, что повьппает износостойкость изделий.2 табл.

1, .96621

Пэобрflòc llие ОтEIÎcllтc я к мета IJI . t)— гии В чacтио".ти, к изысканию феpptfт ных к овких чугунов г повыше fi tfol t твердостью и статической прочностью ири высоких температурах. 5

Цель изобретения — повышение прочности и твердости при температурах до 800 С.

Пример. Выплавку проводили в индукционной печи ИСТ-016 с кислой футеровкой. В расплав вводили легирующие элементы тантал и вояьфрам.

Перегревали до 1520 С, выдерживали

15 мин и выпускали в разливочный ковш. Празеодим и неодим вводили в ковш за 2-3 мин до выпуска жидкого металла. Разливку в разовые формы проводили при 1430- 1380 С.

Графитизирующий отжиг проводили по режиму: нагрев до 960 С за 12 ч, о выдержка при этой температуре 3 ч, охлаждение с печью до 760 С, выдержка при этой температуре 8 ч, далее охлаждение на воздухе.

Химический состав выплавленных чугунов приведен в табл. 1.

Легирование ковкого чугуна танталом и вольфрамом приводит к значительному увеличению сопротивляемости литых деталей к воздействию высоких температур.

Пределы содержания углерода и кремния обеспечивают получение белой структуры в литом состоянии. Содержа- »5 ние этих элементов меньше нижнего предела приводит к тому, что в период. графитизирующего отжига не достигается полностью ферритная структура.

Присадка углерода и кремния больше, pp верхнего предела приводит к неодно- . родности структуры, в частности, к выделению перлита и включений графита при первичной кристаллизации расплава. 45

Марганец в пределах 0,1-0,60% обеспечивает получение однородной структуры чугуна после графитизирующего отжига. Нижний предел выбран с учетом минимального содержания его в исходных шихтовых материалах. Содержание марганца выше верхнего предела тормозит вторую стадию графитизации за счет образования перлитной структуры в процессе выдержки и последующего охлаждения.

Легирование чугуна танталом и вольфрамом в указанных пределах приводит к существенному повышению прочfIcfc TfItIJc свойств, особенно при повыlItcJIIftttx температурах. При этом отн:— с»zc JIt tIoe удлинение падает незначительно. Это связано с тем, что эти элементы в расплаве образуют тугоплавкие мелкодисперсные карбиды с плотиоунакованиой гексагональной решеткой, которые при затвердевании чугуна распределяются по границам зе— реи, препятствуя их росту. Длительность графитизирующего отжига при содержании вольфрама 0,05-0,25, и тантала 0,06-0,35 практически не увеличивается.

Содержание этих элементов меньше нижнего предела малоэффективно, а выше — приводит к увеличению длительности отжига и выделению перлита.

При графитизирующем отжиге чугуна, отработанного празеодимом и неодимом, размер включений. уменьшается и наблюдается более равномерное из распределение в металлической основе. Вероятно, это связано с тем, что эти элементы, обладая значительным химическим средством к сере и кислороду, об- разуют с ними оксиды и сульфиды "..равильной округлой формы, которые благодаря своему значительно меньшему удельному весу, всплывают по закону

Стокса на зеркало металла, удаляясь в шлак.

Содержание этих элементов меньше нижнего предела не оказывает влияния на прочность и твердость чугуна, при высоких температурах, а больше верхнего предела их действие начинает сказываться отрицательно на прочностных свойствах. Это определяется метастабильным ходом эвтектической кристаллизации, для которой характерно большое переохлаждение расплава.

Результаты испытаний образцов после графитизирующего отжига приведены в табл.2, Испытания показали, что предлагаемый чугун обладает более высокими твердостью и прочностью в широком и тервале температур. Он может быть использован для производства ступиц, блоков картера заднего моста, тормозных барабанов. формула изобретения

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец и железо, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения прочности и твердости при

12966? 1 температурах до 800 С, он дополнительно содержит тантал, вольфрам, празеодим и неодим при следующем соотношении компонентов, мас.Е:

Углерод 2,4-2,9

Кремний 0,8-1,2

Таблица 1

Содержание химических элементов, вес.7.

Si Mn Ta W Pr Nd

Состав

С А1 V

2710045

Известный

О, 003 0,4

Выход за пределы 2,4 0,8 0,3

0,03 0,03 0,01

0,01

0,06 0,05 0,02 0,02

Предлагаемый

020 О 15 004

0,04

0,35 0,25 0,06 0,06

0,43 0,37 0,08 0,08

Выход за пределы 2,9 1,2 0,6

Таблица 2

Предел прочности 6> кгс/мм2, при

Твердость, НВ, при

Сплав

200 С 400 С

20 С 600 С 800 С 20 С 200 С 400 С 600 С

44,5 42,8 32,0 22,3 10,0 150 145 100 85

43,4 41, О 31,3. 22,5

9,8 130 126 99,8 83

47,0 46,2 35,2 27,0 15,0 130 126,9 100 85

51,2 50,4 40,0 31,2 17,0 150 146 130 119

52 О 518 41 4 32 4 17 3 165 162 150 130

443 435 366 250 107 170 170 160 148

Выход за пределы

Составитель Н. Шепитько

Техред М.Ходанич Корректор И. Муска

Редактор Н. Волощук.

Заказ 722/31 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

Известный

Выход за пределы

Предлагаемый

240803

2,6 1,0 0,4

2,9 t,2 0,6

Марга аец

Тантал

Вольфрам

Празеодим

Неодим

Железо

0,3 — 0,6

0,06-0,35

0,05-0,25

0,02-0,06

0,02-0,06

Остальное.