Высокопрочный чугун

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве отливок для сельхозмашиностроения . Цель изобретения - повышение упругопластических свойств и предела выносливости при кручении. Новый чугун содержит,мае.%: С 3,2-3,8; Si 1,5-2,2; Мп 0,2-0,5; А1 0,2-1,0; N 0,11-0,27; РЗМ 0,03-0,08; V 0,12 - 0,28; Mg 0,03-0,07 и Fe - остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна V и Mg позволяет повысить предел выносливости при кручении в 1,6-1,7 раза, относительное удлинение в 2,7- 3,2 раза и ударную вязкость в 1,6-2,3 , раза. 2 табл. S Nl О1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (59 4 С 22 С 37/10

ЩД:.(,РЯ3И%Я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ä13

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4052070/22-02 (22) 07.04,86 (46) 07.12.87. Бюл, N- 45 (71) Производственное объединение

"Гомсельмаш" (72) Р,Н.Адамович, M.È.Карпенко, Е.И.Иарукович, И.И.Карпенко, А.П.Мельников и С.M.Áàäþêîâà (53) 669.15-196(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 985119, кл. С 22 С 37/00, 1983.

Авторское свидетельство СССР

: Р 665014, кл. С 22 С 37/10, 1979.

ÄÄSUÄÄ 1357453 A 1 (54) ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве отливок для сельхозмашиностроения. Цель изобретения — повышение упругопластических свойств и предела выносливости при кручении.

Новый чугун содержит,мас.7.: С 3,2-3,8

Si 1,5-2,2; Мп 0,2-0,5; Al 0,2-1,0;

N 0,11-0,27; Р3М 0,03-0,08; V 0,12

0,28; Mg 0,03-0,07 и Fe — остальное, Дополнительный ввод в состав чугуна

V u Mg позволяет повысить предел выносливости при кручении в 1,6-1,7 раза, относительное удлинение в 2,7—

3,2 раза и ударную вязкость в 1,6-2,3 раза. 2 табл.

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна.

Цель изобретения — повышение упругопластических свойств и предела выносливости при кручении.

Выбор граничных пределов содержания компонентов, входящих в состав предлагаемого чугуна, осуществляют ð следующим образом.

Введение азота обусловлено тем, что он образует с кремнием, марганцем, ванадием, алюминием и углеродом нитриды и комплексные карбонитриды, микролегирующие металлическую основу и изменяющие структуру, являясь центрами кристаллизации,что способствует повышению ударной вязкости и упругопластических свойств. Введение до 0,11 мас.7 азота не обеспечивает достаточного количества центров кристаллизации в расплаве при затвердении в песчано-глинистых формах, существенного измельчения структуры в 25 отливках и повышения упругопластических свойств, при повышении концентрации азота более 0,27 мас.X увеличивается количество дефектов в кристаллических решетках металлической основы,неметаллических включений по границам зерен, ухудшается фактор формы графитных включений, повышаются термические напряжения, что снижает технологическую пластичность и предел выносливости при кручении.

Ванадий вводят как эффективный микролегирующий и нитридообразующий компонент, существенно измельчающий матрицу и графитные включения, обе- дд спечивающий однородность структуры и повышения упругопластических свойств и стабильности выносливости при кручении. Верхний предел концентрации ванадия (0,28 мас.X) обусловлен снижением технологической пластичности и увеличением отбела при более высоком его содержании. При уменьшении концентрации ванадия менее 0,12 мас.7. укрупняется структура, снижается 50 однороднос ть гр афитных включений, динамическая прочность, предел текучести при кручении, увеличивается отбел.

Редкоземельные элементы (РЗМ) церий и неодим или празеодим — способствуют распаду эвтектического цементита, очищают границы зерен, снижают загрязненность чугуна неметал3

2 личе скими в ключе ниями, повышают предел выносливости при кручении, упругопластические свойства. При концентрации неодима или празеодима до

0 01 мас.7 модифицирующий эффект недостаточен, а при повышении их содержания более 0,03 мас.7. увеличивается отбел, снижается технологическая пластичность н динамическая прочпрочность.

Граничные параметры содержания углерода (3,2-3,8 мас.7) и кремния (1,5-2,2 мас.7) определяют исходя из производства высокопрочных чугунов с повышенными упругопластическими свойствами и мелкозернистой структурой ° При концентрации углерода более 3,8 мас.7. и кремния более 2,2 мас.7. ° снижается предел выносливости при кручении, ударная вязкость и другие механические свойства чугуна, а при концентрации углерода до 3,2 мас.7. и кремния до 1,5 мас.X возрастают отбел и термические напряжения, снижаются трещеноустойчивость, ударная вязкость и предел выносливости при кручении.

Содержание легирующих добавок (марганец 0,2-0,5 мас.7, алюминий

0,2-1,0 мас./) обусловлено существенным повышением технологической пластичности и прочности и ограничен пределами, ниже которых технологическая пластичность и прочностные свойства недостаточны, а выше которых — увеличиваются термические напряжения и снижаются пластические свойства и предел выносливости при изгибе и кручении.

Введение магния (0,03-0,07 мас,7) обусловлено их высокой модифицирующей эффективностью и поверхностной активностью, которые обеспечивают повышение пластических свойств, трещиноустойчивости и технологической пластичности. Их содержание обусловлено пределами, обеспечивающими получение шаровидного графита в чугуне и необходимые механические свойства.

Чугун выплавляют дуплекс-процессом (вагранка — индукционная печь) с использованием в качестве шихтовых материалов литейных чугунов, стального лома и ферросплавов. Микролегирование чугуна феррованадием ФВд2Н, лигатурой ВдА-2Н и силикомарганцем

СМ-17 проводят в электропечи в конпредлагаемого чугуна.

0,03-0,08

0,12-0,28

0,03-0,07

Остальное

Таблица 1

Содервание компонентов, мас.г

Чугун

Алюми- Вананий, :дий Церий

Марга- Крем- Магний нец < ний, Угле, род

Р3М

Азот 1Келезо г Неодим ПразеJ одим

Известный

0,06 Остальное

0,07

1,г

3,6

0,3

2,2 0,07

Предлагаемый о,»

0,02 0,01

0,03 0,02

0,05 0,03

0,02

0,03

0,05

1,5 0,03

1,9 0>05

2,2 0,07

1,5 0,03

О,2

0>12

3 2

0,2

0 ° 15

0,2

0,8

3,5

0,4

4 Э>8 05

5 3 ° 2 0,2

0,27

1,О

0,28

О,О1

О,11

0,12

0,2

1,9 0,05

0,15

О ° 02

0,2

0,4

0,8

3 5

О,ОЭ

0,28

0,27

1,О г,г о,о7

1,2 0,01

2>4 0>09

2,1 . 0,05

Э,8

0,5

° !

0,04

0,01 0,005 0,004

0,08

0i1

2,9

0,1

0,06 0,05 и

0,28

0>Р5

0,3

1,2

0>7

4,1

0,04 0,02

° !

0,15

0i 03

0,27

0,8

0,5

10 3,8

- Сумма РЗМ. з+ - Чугун, дополнительно содераьдий,мас.X: Cr 1,1; Ti 0,15; Са 0,06.

3 135 це плавки при 1420-1450 С, модифи— цирование — ферроцерием, сплавами магний-празеодим и магний-неодим, а микролегирование чугуна азотом и алюминием — непосредственно в раздаточных литейных ковшах, емкостью

2 т. усвоение микролегирующих и модифицирующих компонентов составляет, мас,X ванадий из феррованадия Вд2Н

88-94;празеодим и неодим из сплавов магний-празеодим и магний-неодим

70-74; азот из азотированных ферросплав 78-84; церий из ферроцерия

75-78; магний из его сплавов 51-54.

Для определения отбела заливают ступенчатые технологические пробы.

В табл.1 приведены химические составы чугунов, а в табл,2 — результаты анализа свойств известного и

Как следует иэ табл.2 дополнитель ный ввод в состав чугуна ванадия и магния позволяют повысить предел выносливости при кручении в 1,6-1,7 раза, относительное удлинение в

7453 4

2,7 — 3,2 раза и ударную вязкость в

1,6-2,3 раза по сравнению с известным чугуном, формула изобретения

Высокопрочный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, алюминий, азот, редкоземельные элементы

10 и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения упругопластических свойств и предела выносливости при кручении, он дополнительно содержит ванадий и магний при

15 следующем соотношении компонентов, мас.7.:

Углерод 3,2-3,8

Кремний 1,5-2,2

Марганец 0,2-0 5

2р Алюминий 0,2-1,0

Азот 0,11-0,27

Редкоземельные элементы

Ванадий

25 Магний

Железо

1357453

Таблнаа 2 »

Показатели для высокопрочного чугуна

Свойства

* J

543 565 535 519 480

484

750 482 540 558

4,0 10,9 12,2 11,6 11,2 12,9 11,8 4,7 9,8 10 ° 2

Относительное удлинение, Х ударная вязкость, Дл/см

29 . 48 65 62 53 42

68 64

Предел выносливости при кручении, МПа 112

193 188 179

163

161

19В 191 125

171

Предел текучести при кручении,МПа 140

242 237 145 198 207

238 230 221

216

Технологическая пластичность,Т 100

140 136 103 1! 2 118

138 134 122

120

3,6

4,8

4,5

2,8 3,2 5,8..

6,2 3,8

5 2

2,9

3,4

4 3

t 2 2

1 2

Отбел им

Термические напрякения, МПа

17,9 20,2

46,4

26,2 29

23>6

18,6

20,5

23,1

Составитель Н,Косторной

Техред И.Попович Корректор Г.Решетник

Редактор Н.Рогулич

Заказ 5971/24

Тираж 605 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.415.Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул .Проектная,4

8ременное сопротивление прн растякении, МПа

Индекс нагрязненности неметаллическими включениями х х10 Х

I навеет ный) 2 Т 3

L т- -т 1 т

4 5 6 7 8 9 10 ! !

1 !