Высокопрочный чугун

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для отливок, работающих при знакопеременных нагрузках и отрицательных температурах . Цель изобретения - повышение технологических свойств и предела выносливости при изгибе. Чугун содержит , мас.%: углерод 3,4-3,8; кремний 1,5-2,6; марганец 0,4-0,7; хром 0,06-0,2; никель 0,05-0,8; .титан 0,04-0,6; медь 0,04-0,8; магний 0,02- 0,08; церий 0,002-0,08; кальций 0,021-0,04; алюминий 0,002-0,04; цинк 0,02-0,04; литий 0,006-0,08; стронций 0,002-0,04; железо - остальное . Ввод в состав чугуна цинка, лития и стронция обеспечивает повышение жидкотекучести с 650 до 740- 780 мм при 1400 С, трещиностойкости. и предела прочности при изгибе, 2 табл. i СЛ со о СЛ со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) А1 (д1) 4,С 22 С 37/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

БИБЛК д г:-.Я

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 39997 16/22-02 (22) 30 ° 12 ° 85 (46) 23.04.87. Бюл. Ф 15 (71) Производственное объединение

"Гомсельмаш (72) В.К.Савченко, М.И.Карпенко, Е.И.Марукович, С.M.Áàäþêoâà и В.И.Лукашов (53) 669.15-196(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 773121, кл, С 22 С 37/10, 1980.

Авторское свидетельство СССР

9 985120, кл. С 22 С 37/04, 1981. (54) ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для отливок, работающих при знакопеременных нагрузках и отрицательных температурах. Цель изобретения - повышение технологических свойств и предела выносливости при изгибе. Чугун содер-. жит, мас.Х: углерод 3,4-3,8; кремний. 1,5-2,6; марганец 0,4-0,7; хром

0,06-0,2; никель 0,05-0,8; .титан

0,04-0,6; медь 0,04-0,8; магний 0,020,08; церий 0,002 0,08; кальций

0,021-0,04; алюминий 0,002-0,04; цинк 0,02-0,04; литий 0,006-0,08; стронций 0,002-0,04; железо — остальное. Ввод в состав чугуна цинка, ли тия и стронция обеспечивает повышеФ ние жидкотекучести с 650 до 740780 мм при 1400 С, трещиностойкости, и предела прочности при изгибе, 2 табл.

1 13051

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для отливок, работающих при знакопеременных нагрузках и отрицательных температурах. 5

Цель изобретения — повышение технологических свойств и предела выносливости при изгибе, B предлагаемом чугуне содержание основных компонентов принято в коли- 10 чествах (углерод 3,4-3,8 мас.7., кремний 1,5-2,6 мас.7., марганец 0,40,7 мас.X), которые обеспечивают повышение стабильности жидкотекучести, снижение дефектов в отливках.

Магний содержится в чугуне в количестве 0,02 — 0,08 мас.7, не снижающим технологические свойства, ударную вязкость и служебные свойства.

Содержание церия и кальция, как моди- 20 фицирующих добавок, принято исходя из практики производства модифицированных высокопрочных чугунов с повышенной износостойкостью и мелкозернистой структурой.

Дополнительное введение цинка в количестве 0,02-0,04 мас.X повышает жидкотекучесть и другие литейные свойства, снижает брак, микролегирует ЗО металлическую основу, Он хорошо растворяется в матрице, увеличивает количество перлита, повьппает дисперсность и твердость чугуна, снижает пористость, что способствует повышению износостойкости, стабильности структуры, технологических и служебных свойств чугуна. При концентрации цинка до 0,02 мас ° X микролегирующий эффект и повьппение твердости и стабиль- 10 ности свойств проявляется слабо, а при увеличении концентрации цинка более 0,04 мас.X повышаются отбел, усадка и угар, что снижает стабильнось литейных и механических свойств, 45 что приводит к снижению пластических и служебных свойств.

Литий в количестве 0,006-0,08 мас.7 микролегирует матрицу, повышает жидкотекучесть, трещиностойкость, очип1ает границы зерен от неметаллических включений, повышает стабильность технологических свойств, структуры и механических свойств при отрицательных температурах. При содержании лития до 0,006 мас.7. микролегирующий эффект проявляется слабо и существенного повышения стабильности технологических и механических свойств при

91 2 отрицательных температурах не достигается. Верхний предел содержания лития ограничен концентрацией (0,08 мас.7), выше которой возрастает количество неметаллических включений, усиливаются процессы ликвации, так как литий полностью не растворяется в металлической основе, что приводит к снижению ударной вязкости, предела выносливости при изгибе и пластичности при отрицательных температурах.

Стронций в чугун введен в качестве эффективной модифицирующей добавки, обеспечивающей существенное повышение технологических свойств, снижение твердости чугуна и повышение стабильности технологических свойств, предела выносливости при изгибе и износостойкости. При содержании стронция до 0,002 мас.X модифицирующий эффект проявляется слабо, не достигается стабильность технологических и служебных свойств, а при увеличении концентрации стронция более

0,04 мас.X усиливается ликвация, снижается стабильность предела выносливости при изгибе, ударной вязкости и эксплуатационной стойкости.

Концентрация магния (0,020908 мас. X) и церия (0,002-0,08 мас. Ж)

1 принята из практики производства высокопрочных чугунов с повышенными технологическими и механическими свойствами и ограничена пределами, выше и ниже которых снижается стабильность структуры и свойств чугуна.

Концентрация микролегирующих добавок (хром 0,06-0,2 мас.Ж, никель

0,05-0,8 мас.Х, титан 0,04-0,6 мас.Ж и медь 0,04-0,8 мас.X) обеспечивает высокие и стабильные технологические и механические свойства, упрочнение и измельчение металлической основы, снижение брака, повышение свариваемости и плотности, обеспечивает стабильность предела выносливости при изгибе, других механических и служебных свойств чугуна.

Чугун выплавляют в индукционных печах с перегревом расплава до 16801730 К и с использованием шихты из передельных чугунов, пакетированной стали, чугунного лома, чугунной и стальной стружки, кокса пекового, возврата собственного производства и ферросплавов. Присадку лития, магния, металлического церия, силикокальция, алюминия, стронция и ферро130519

Таблица 1 компоненты

Содержание компонентов, мас.Х, в чугуне состава

1 (из- . 2 вестный) 4,0

3,2

3,4

3,8

3,6

3,5

Углерод

2,8

1,2

2,6

2,0

2,3

1,5

Кремний

0,9

0,1

0,4

0,7

0,5

0,5

Марганец

Хром

0,06

0,4

0,02

0,2

0,15

0,2

0,01

0,8

0,7

0 05

0,5

Никель

0,9

0,04

0,01

0,8

0,5

0,1

Медь силиция проводят в разливочные ковши.

Перед вводом в металл ферросплавы прокаливают в шахтной электропечи при температуре 600 С. Карбюризатор (кокс о пековый) размалывают в бегунах до фракции 10-15 мм, а ферросплавы, используемые для модифицирования, дробят в щековой дробилке и подвергают грохочению.

Температура модифицирования чугуна Я в литейных ковшах 1630-1710 К. Заливку чугуна производят в песчано-гли,нистые литейные формы на напольном конвейере для получения отливок, ступенчатых, спиральных и клиновых тех- 15 нологических проб, образцов для механических испытаний, В табл. 1 приведены химические составы чугунов опытных плавок. Усвое- 20 ние компонентов составляет, 7: литий

53-58, церий 67-73; магний 57-62; кальций 65-72 и цинк 64-69. Жидкотекучесть чугуна определяют на спиральных технологических пробах. 25

Механические, технологические и служебные испытания проводят стандартными методами, ударная вязкость— по ГОСТ 9454-78, жидкотекучесть ЗО при 1400 С по спиральной пробе.

В табл. 2 приведены механические и технологические свойства чугунов опытных плавок, приведены данные о 3у браке по пористости и плотности чу- . гуна в отливках, 1 4

Как видно из табл. 2, предложенный чугун обладает более высокими технологическими свойствами и показателем предела выносливости при изгибе. в сравнении с известным высокопрочным чугуном, что обеспечивает увеличение эксплуатационной стойкости и надежности в условиях знакопеременных нагрузок.

Формула изобретения

Высокопрочный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, титан, медь, магний, церий, кальций, алюминий и железо, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения технологических свойств и предела выносливости при изгибе, он дополнительно содержит цинк, литий и стронций при следующем соотношении компонентов, мас.Х:

Углерод 3,4-3,8

Кремний 1,5-2,6

Марганец 0,4-0,7

Хром 0,06-0,2

Никель 0,05-0,8

Титан 0,04-0,6

Медь 0,04-0,8

Магний 0,02-0,08

Церий 0,002-0,08

Кальций 0,021-0,04

Алюминий 0,002-0,04

Цинк 0,02-0,04

Литий 0,006-0,08

Стронций 0,002-0,04

Железо Остальное

1305191

Продолжение табл.) Компоненты

Содержание компонентов, мас.7, в чугуне состава

1 (из- 2 вестный) Титан

0,03

0,04

0,2

0,6

0,02

0,7

Алюминий

0,15

0,01

0,04

0,1

Кальций

0,03

0,03

0,04

0,05

0,07

0 05

0,08

0,1

0,04

0,02

0,05

0,08

0,01

0,1

0,04

0,02

0,03

0,01

0,05

0,07

0,08

0,002 . 0,2

0,05

Стронций

0,02

0,04

О, 001

Осталь- Осталь- Осталь- Осталь- Осталь- ОстальЖелезо ное ное ное ное ное ное

Таблнпа2

Плотность, кг/ьГ ехнологические свойства

Иеханические свойства

Чугун

Жидкоте Трещина Сварива учесть, стой- . мость мм кость, Ударная вяэкость

ИДи/и, при, С еменное противние, а

20 -30

0 -30

Известный 580

1,15 0,61 363 217 570-650 107-!16 Ограни- 7176 6,2-7,4 ченная

Предлагаемый 725

328 740-770 132-135

7258 1,8-211

Удовлетворительная

1,32 1, 12 432

406 760-780 139-142

7296 Нет

7274 0,6-0,8

1,46 1,37 486

1,38 1,26 514

Хорошая

Бариактм 760

425 750-770 138-144

Удовлетворительная

690

7182 5,9-6,9

1, 16 0,62 385

640

780

72 16 2,5-3,4

1,26 0,95 396

ВНИИПИ Заказ 1385/22 Тираж 605 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Церий

Магний

Цинк

Литий

О, О02

0,021

0,002

О, 006

0,002 редел вмнос ивости при згибе, ИПа, ри, С

22 1 575-660 108-118 Ограниченная

288 590-640 12 1-128 Ограниченная (0,001

О, 003

0,001

Брак по порнстости при толшине стенок !

00, Х