Чугун

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении отливок сельхозмашиностроения . Цель изобретения - повьшение пластичности и снижение склонности к отбелу. Новый чугун содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: С 2,5-3,9; Si 1,2-1,4; Мп 0,008-0,03; Се О.,005-0,07; Ва 0,05- 0,15; Са 0,05-0,15; Mg 0,02-0,05; Sr 0,05-0,10; Ti 0,01-0,03; Zr 0,01- 0,05 и Fe остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна Ti и Zr обеспечивает повышение пластичности в 1,5- 1,8 раза в литом и в 1,2-1,4 раза в термообработанном состоянии, а также снижает отбел с 15 мм до 0-1,5 мм. 2 табл. (Л с 00 00 и 00 ел

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 С 22 С 37/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4042032/31-02 (22) 24.03,86 (46) 15;09.87. Бюл. и 34 (71) Белорусский политехнический институт (72) M.M.Áîíäàðåâ, В.M.Mèõàéëoíñêèé, С.Н.Леках, В.М.Королев и А,И.Сарока (53) 669.15-196 (008.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1035084, кл. С 22 С 37/10 1983.

Авторское свидетельство СССР

Ф 910829, кл. С 22 С 37/10, 1980. (54) ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при. 80»! 37435 А 1 изготовлении отливок сельхозмашиностроения. Цель изобретения - повышение пластичности и снижение склонности к отбелу. Новый чугун содержит компоненты в следующем соотношении, мас.7.: С 2,5-3,9; Si 1,2-1,4; Мп

0,008-0,03; Се 0,005-0,07; Ва 0,05О, 15; Са 0,05-0,15; Mg 0,02-0,05;

Sr 0,05-0, 10; Ti 0,01-0,03; Zr 0,010,05 и Fe остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна Ti u Zr обеспечивает повышение пластичности в 1,51;8 раза в литом н в 1,2- 1,4 раза в термообработанном состоянии, а также снижает отбел с 15 мм до 0-1,5 мм.

2 табл.

1337435

4О

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для отливок сельхозмашиностроения.

Цель изобретения — повышение пластичности и снижение склонности к отбелу.

Выбор граничных пр еделов к омпонентов чугуна обусловлен следующим, Низкий углеродный эквивалент (С

2,9-4,2) за счет снижения концентрации кремния в чугуне (до 1,2- 1,4%) и марганца (до 0.008-0,03%) обеспечивает получение чугуна, обладающего высокими механическими свойствами, Магний при остаточном содержании его в чугуне 0,02-0,05% обе< печивает получение сфероидальной формы графита. Нижний предел содержания магния (0,02%) обусловлен получением в структуре до 80Х включений графита шаровидной формы. Верхний предел содержания магния (0,05Х) обеспечивает попучение в чугуне не менее 92Х глобулярного графита. Более высокое содержание магния ограничено возможностью образования структурно-свободных карбидов в структуре чугуна тонкостенных отливок, а также неблагопри-. ятного по форме графита, особенно при повышенном исходном содержании серы, Барий и кальций в железоуглеродистых сплавах обладает высоким рафинирующим и модифицирующим воздействием на расплав в процессе кристаллизации, что обусловлено их высоким сродством к кислороду, сере и азоту, относительно высокой температурой кипения и поверхностной активностью в расплавах железа. Кальций и барий в количестве 0,05-0;15Х каждого из элементов обеспечивают получение чугуна, обладающего высокими механическими свойствами за счет улучшения формы неметаллических включений в сплаве с одновременной ферритизацией матрицы. Верхний предел содержания в чугуне кальция и бария (0 15%) обусловлен малым ростом положительного эффекта при дальнейшем повышении их содержания. Нижний предел (0,057) ограничен отсутствием эффекта влияния этих элементов на форму неметаллических включений в расплаве.

Стронций в состав чугуна введен для повышения графитизирующего эффек-та, а также измельчения эвтектического зерна металлической основы. Особенно эффективно совместное влияни .

cTt>oHIlHsI в коли!1еKcp. с РЗМ кальцием и барием, обладающими высоким химическим сродством к кислороду и сере.

Для обеспечения модифицирующего дейс.твия стронция его содержание в чугуне должно быть 0,05-0,1%, Меньшее содержание этого элемента не обеспечивает образование дополнительных пент-. ров графитизации и не оказывает заметного влияния на количество и размер эвтектических зерен. Содержание стронция выше верхнего предела (0,1%) вследствие ограниченной растворимости в чугуне приводит к микроликвации данного элемента по границам зерен и снижению механических свойств металла.

Титан из-за большого сродства к сере и кислороду оказывает графити. зирующее действие на чугун, что выражается в заметном уменьшении количества первичных и вторичных карбидов, измельчении структуры чугуна и увеличении количества феррита. Наибольший графитизирующий эффект наблюдается при 0,03%- титана, что и обусловливает верхний предел его содержания в чугуне. При дальнейшем росте его содержания в структуре наряду с шаровидным графитом появляется компактный и пластинчатый графит, что снижает свойства чугуна. Нижний предел содер>кания тита.на в сплаве (0,01%) ограничен ввиду отсутствия приращения графитизирующего эффекта, Церий при содер>кании его в чугуне в пределах 0 005-.0,07Х выполняет функции элемента-графитизатора, Кроме того, церий оказывает сфероидизирую-. щее действие на графитную фазу.„ а также исключает возможность десфероидизирующего действия титана, Церий в количестве 0,005%, что соответствует нижнему пределу его сапер>ка.ния,. в чугуне полно"тью исключае" поязле".èå графита неправильной формы при содержании титана в сплаве на верхнем пределе. Верхний предел содержания церия (0,077) ограничен возможностью появления отбела в отливках.

Цирконий также обладает сильным графитизируюшим действием на чугун.

Верхний предел его содержания в чугу«е (0,057) ограничен появлением в структуре чугуна стабилизированных фаз, обуславливающих появление цементита, обогащенчого карбидами циркония. Это приводит к повышению хру«кости чугуна. Нижний предел содержания циркония (0,017) соответствует отсутствию графитизирующего эффекта.

lI p и м е р. ВыплавкУ чУгуна предложенного состава осуществляют в и«дукционной печи.

В качестве шихты для получения высокопроч«ого чугуна применялись металлизованные окатыш и, обеспечив а- 10 ющие требуемый уровень по содержанию марганца.

Корректировка состава по углероду производится с помощью углеродного боя. Церий и титан вводят в расплав 15 непосредственно перед разливкой в виде промышленного сплава типа iÙ-40 (36/ церия) по ЦМТУ-05-20-67 и ферротитана Ти1 (30/ титана). Величина добавки церия и титана рассчитывается 20 исходя из их усвоения в пределах 60 707..

Модифицирование производили лигатурой, содержащей,J: Ng 12,6; Ва 4,3; с . 25

Са 5,2; Zr 3,0; Sr 3,0; Fe 24,6; Si остальное. Оптимальная температура ввода модификатора составляла 14201440 С. При этом достигался максимальный эффект при расходе модификатора 0 8J от веса расплава.

Пробы для изготовления образцов на механические испытания отливали в сырые песчано-глинистые формы. Отбел чугуна оценивали по излому клино- 35 вой пробы, залитой на холодную металлическую плиту, После выбивки из форм часть отлитых проб на механические испытания 40 подвергали термообработке по следуюс щему режиму: нагрев до 950 С; выдержка при 950 С 4 ч; охлаждение на воздухе, После проведения термообработки из этих проб и проб, не подвергавшихся термообработке, изготавливали образцы на механические испытания °

По изложенной технологии вьт лявчяли 5 останов предлагаемого чугуна (на шжнем, среднем и верхнем. а также ниже нижнего и выше верхнего пре.,елов содержания комлQHåíòов) и чугу« известного состава.

Составы известного и предложенного чугунов приведены в табл, 1, а показатели глубины отбела и механических свойств в литом состоянии и после термообработки — в табл. 2.

Как видно из табл. 2, отбел высокопрочного чугуна благодаря наличию большого числа элементов-графитиэаторов (Ti, Zr) минимален ло сравнению с известным. Пробы на механические испытания толп;иной 12 мм в своей структуре не имели структурно-свободных карбидов, а пробы из чугуна извес.тного состава имели до 107 пементита. Показатели механических свойств, в частности относительного удлинения и ударной вязкости, у предложенного чугуна вьппе, чем у чугуна известного состава на 10-20Х в литом и в 1,5 раза в термообработанном состояниях.

Ф и р м у л а и з о б р е т е н и я

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, церий, барий, кальций;магний, стронций и железо, а т л и ч а ю щ и Й с я тем чтоq с целью ловы щения пластичности и снижения склонности к отбелу, ан дополнительно содержит титан и цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.J:

Углерод 2,5-3,7

Кремний

Марганец 0,008-0,03

Церий 0,005-0,07

Барий 0,05-0,15

Кальций 0,05-0, 15

Магний 0,02-0 05

Стронций 0,05-0,10

Титан 0,01-0, 03

Цирконий 0,01-0,05

Железо Остальное

1 !т»

Ю

I I о

Е 1 I

С

1

1 !

1 i

1 ! л

О Ю

О С

Ф

o o сч м

o o л В

o o

О л а

° л

1 E-4

1

Г

1. Г о с

o o л л

o a м\ О

o o л л

О О о

1»

1 — — 4

О м

О л о

Ц 1 о С! Л

o o — o c л л л л

О О О О О !

1 1 л о

О

I

П

gî р

О 1

<б

О1 и м и

o — с сч л л л л

О О О О О сч м о с о о с

O О О О О

Ф л л Ф л о о o a o О a л а

ОГ1 с о

Ю 1

l сб I х o (6 1 м

Ю л

О) О

О

Ol л л

o o o.К

Р 1

О

Ц о

СЗ

О1

С 4 м lA

o o o л л Ю

o o o м с а О

Ю I е

О

1 о л

-Ф

О Г

o a o л У с o o

00 CP

О

o o л Ф

o o

О\

С4 л

С 4

О О

Ik л

СЧ л

l а - О с л л о C л

<ч м м сч

1 ю ! х о

I Р1 х д.

Ф

Х

Š— — — 4

t; 1 I

1

Г 1

I

1 л I

I и

1

1 l - 1 о х 0 о

Ю

Е

Е гл иСо с

>Х

Zl х !

»

О

Q)

Ш

ГД

I х сч м

О

М о

Ц

Ц

Q Я о. л х

i !

I

СЧ ю

1337435

Т а б л и ц а 2

В ЛИТОМ СОСТОЯНИИ

Чугун

После термообработки

l кДж/м Д 9 У

1На; 7

КС, клж/м

Известный

600 4,2

806,0 570 12,0 760,0

Предложенный 1

686

876,0

646

744

1052,0

669

1,5

765

650

1346,0

648

5,1

;0 4

795

3,8

668

12,6 1332 0

Составитель Н. Костарной

Редактор Н.швыдкая Техред И.Попович . Корректор И ° Зрдейи

Заказ 4099/24 Тираж 604 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская каб., д.4!5

Произво.r:ã"òíåt ;íî-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул,Проектная,4

Глубина б,,1 отбела., МПа мм

846,0

850,0

648,0

14 4 1542 0

16,8 1785,0

15,2 .442,0