Чугун

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к изысканию чугунов, применяемых для изготовления отливок автомобильных к тракторных машин, работающих в условиях низких температур (до ) .Целью изобретения является повышение механических свойств чугуна при отрицательных температурах. Предложенный чугун содержит, мас.%: углерод 3,0- 3,8; кремний 2,0-2,8; марганец 0,1- 0,5; хром 0,01-0,1; барий 0,01-0,1; кальций 0,005-0,2; магний 0,02-0,06; редкоземельные металлы 0,005-0,05; ванадий 0,001-0,1; титан 0,01-0,05; лантан 0,01-0,05; литий 0,001-0,1; железо - остальное. Использование предложенного чугуна позволяет увеличить надежность и долговечность работы машин в условиях эксплуатации Крайнего Севера и Сибири. 2 табл. (П

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1406 1 А1 (50 4 С 22 С 37/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ. СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4170804/23-02 (22) 04.01.87 (46) 30.06.88. Бюл. У 24 (71) Московский автомобильный завод им. И.А,Лихачева (72) Б.С.Красавин, В.А.Эксанов, А,М.Хамбаэаров» Н,Н,Дронюк, Н.Е.Лисаченко, В. Д. Краля, А.И. Великий, M,М,Черняховский и М.И.Аксенов (53) 669,15-196(088,8) (567 Авторское свидетельство СССР

У 753923, кл. С 22 С 37/04, 1978.

Авторское свидетельство СССР

У 434126, кл. С 22 С 37/00, 1972. ,(54) ЧУГУН (57) Изобретение относится к области металлургии, в частности к изысканию чугунов, применяемых для изготовления отливок автомобильных и тракторных машин, работающих в условиях низких температур (до -100 С).Целью изобретения является повышение механических свойств чугуна при отрицательных температурах. Предложенный чугун содержит, мас.Х: углерод 3,03,8; кремний 2,0-2,8; марганец 0,10,5; хром 0,01-0,1; барий 0,01-0,1; кальций 0,005-0,2; магний 0,02-0,06; редкоземельные металлы 0,005-0,05 ванадий 0,001-0,1 титан 0,01-0 ° 05» лантан 0,01-0,05; литий 0,001-0,1» железо — остальное. Использование предложенного чугуна позволяет увеВ O личить надежность и долговечность ра- g боты машин в условиях эксплуатации

Крайнего Севера и Сибири, 2 табл, !

406201

Изобретение относится к металлурии, в частности .к изысканию чугунов, рименяемых для изготовления отливок автомобильных и тракторных машин, ра- 5 мотающих в условиях низких температур (-90)-(-100 С),в районах Крайнего Сеера и Сибири.

Целью изобретения является повышее механических свойств чугуна при емпературах до -100 С.

Чугун содержит углерод, кремний, арганец, хром, магний, кальций, ЗМ, барий, ванадий, титан, лантан литий и железо при следующем соотошении компонентов, мас.%:

Углерод 3,0-3,8

Кремний 2,0-2,8

Марганец 0,1-0,5

Хром 0,01-0,1 20

Ванадий 0i001-0,1

Титан 0,01-0 05

Лантан 0,01-0,05

Литий 0,001-0,1

Барий 0,01-0,1

Кальций 01005 0 2

Магний 0,02-0,06

РЗМ 0 005-0 05

Железо. Остальйое

Дополйительное введение в состав 30 чугуна ванадия и титана вызывает мик !олегирование ферритной матрицы чугуs)a. Одновременно микроприсадки вана (ия и титана способствуют увеличению исла эвтектических зерен структуры

35 в! совместно с модифицирующими прис!адками лития, лантана и редкоземель !ых металлов активно воздействуют на п овышение хладостойкости, ударной вяз

Мости и пластичности чугуна при отри- 40 ательных температурах. При вводе енее 0,001 мас.X ванадия и верхнем пределе содержания кремния и марганala, несмотря на высокие показатели порочности, ударная вязкость и пластичность чугуна при отрицательных темп ературах снижаются. Ввод в состав чугуна более 0,1 мас.% ванадия способствует появлению в структуре проч- . ных карбидных включений, трудно раст50 незримых в зернах чугуна, что вызывае|т понижение его хладостойкости.

Наличие в составе чугуна менее

Oi,,01 мас.% титана при содержании лант на 0,01 мас.% и редкоземельных мет аллов 0,01 мас.% не способствует

55 сЬхранению хладостойкости чугуна при прнижении температур до (-110 С) .

В!вод в состав чугуна более 0,05 мас.% титана при наличии в нем повышенного содержания хрома, марганца и кремния отрицательно сказывается на получении однородного мелкозернистого феррита, что приводит к понижению относительного удлинения и ударной вязкости при отрицательных температурах.

Дополнительное введение в состав чугуна лития в количестве 0,0010,1 мас.% и 0,01-0,05 мас.% лантана совместно с редкоземельными металлами, кальцием и магнием способствует глубокому раскислению чугуна, удалению из него таких вредных газов, как водород, азот, что способствует повышению его хладостойкости. Литий в составе чугуна резко снижает отрицательное влияние водорода на хладостойкость. Его незначительные присадки, как и лантана, приводят к изменению строения структуры. чугуна, вызывают получение мелкозернистой структуры, по границам зерен которой не располагаются такие отрицательно действующие на хладостойкость элементы, как водород, азот, кислород,, сера и фосфор, при наличии в чугуне менее

0,00l мас.X лития и менее 0,1 мас.% лантана их действие на сохранение ударной вязкости при низких температурах не проявляется. Ввод в состав чугуна более 0,1 мас.% лития и более

0,05 мас.% лантана при наличии в составе таких поверхностно-активных элементов, как Р3М до 0,05 мас.X.è маг-ния до 0,06 мас.% приводит к их остаточной концентрации в основном по границам зерен, что вызывает снижение ударной вязкости и относительного удлинения чугуна при низких температурах.

Низкое содержание в составе известного чугуна марганца (0,10,5 мас.X) и хрома (0,01-0,1 мас.%) вызвано тем, что повышенное содержание этих элементов отрицательно сказывается на величинах ударной вязкости при отрицательных температурах.

Наличие в составе известного чугуна никеля (0,3-0,6 мас.X) и меди (0,3-0,6 мас.X) приводит к неоднородности и неравномерности их распределения в структуре чугуна, особенно по границам зерен, что проявляются на резком снижении ударной вязкости и пластичности при низких температурах.

3 14062

Поэтому не рекомендуют проводить легирование этими элементами высокопрочных чугунов, работающих при низких температурах.

Магний (0,002-0,06 мас.%), кальций

5 (0,005-0,2 мас. .), РЗМ (0,0050,05 мас.%) в составе чугуна являются элементами-модификаторами, способствующими получению шаровидной формы графита в чугуне вместо пластинчатой.

Углерод и кремний в составе чугуна являются графитизаторами, способствующими получению отливок без отбела. 15

Барий в составе чугуна в количестве 0,01-0,1 мас. также как и магний, кальций, Р3М, является сильным элементом-модификатором, способствующим десульфурации, дефосфорации, дегазации чугуна и образованию шаровидной формы графита. Барий совместно с РЗМ способствует нейтрализации вредного влияния фосфора на хладостойкость чугуна. Даже при содержании фосфора ме- 25 нее 0,05% в чугуне он способен ликвидировать в тепловых узлах отливки, что вызывает охрупчивание металла.

При присадке в чугун менее

0,01 мас. бария его действие как десульфуратора и модификатора почти не проявляется. Ввод его в чугун более О,1 мас. приводит к получению грубых выделений графита и крупнозернистой структуры, вызывающих резкое падение ударной вязкости при низких температурах.

Пример. В лабораторных и опытно-промышленных условиях проведены плавки по получению предлагаемого состава чугуна и его исследования.

Предлагаемый состав чугуна получают путем выплавки исходного чугуна с последующим его модифицированием комп1: лексными модификаторами, содержащими мас. : магний 5-10, кальций 3-15; барий 0,1-5; РЗМ 0,4-4; кремний 40-60, остальное железо. Необходимые присадки лития вводят в состав в виде металлического лития, присадки лантана — в виде РЗМ-лигатуры, содержащей лантан.

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, барий, кальций, магний, редкоземельные металлы и железо, отличающий с я тем, что, с целью повышения механи40 ческих свойств чугуна при отрицательных температурах, он дополнительно содержит ванадий, титан, лантан, литий при следующем соотношении компонентов, мас. :

45 Углерод 3,0-3,8

Кремний 2,0-2,8

Марганец 0,1-0,5

Хром 0,01-0, 1

Барий 0,01-0,1

0,005-0,2

Магний 0,0ф-0,06

Редкоземельные металлы 0,005-0,05

Ванадий 0,001-0,1

Титан 0,01-0,05

Лантан 0,01-0 05

Литий 0,001-0,1

Железо Остальное

Для исследования структуры чугуна, механических свойств, хладостойкости, заливают образцы диаметром 5, 10 30, 60 мм трефовидные и клиновидные пробы, из которых вырезают соответствуО1

4 ющие образцы для определения прочности на разрыв и ударную вязкость.

Химические составы выплавленны с чугунов приведены в табл. 1, механические свойства чугунов и их структура — в табл. 2.

Хладостойкость чугуна определена по величине ударной вязкости чугуна о при понижении температуры до -100 С.

Испытания чугуна проводят после термической обработки (ферритиэирующего отжига).

Исследование микроструктуры чугунов показали, что в предлагаемом составе чугуна на образцах 5, 10, 30, 60 мм отсутствовали структурно-овободные карбиды.

Ударная вязкость предлагаемого чугуна при низких температурах (до

-100 С) на 10-20Х выше, чем известного состава, а относительное удлинение соответственно выше на 20-30Х.

Предел прочности на разрыв примерно сохраняется на одном уровне.

Использование предлагаемого чугуна за счет повышения его хладостойкости на 10-20 увеличивает надежность и долговечность работы машин в условиях эксплуатации Крайнего Севера и Сибири.

Формула изобретения

1406201

Э т

О

6 Q! I

v o о м

1

1

1!

I 8 С:> а о! !!

°

Ф

cd

Н 1

О л

>и о о о о л а о о

Р 1 о л

СЧ

С>.

Я о

О!

Ю л

D о л о о л ь

1 Е I

Ю л о и о

С> л

Ю м

Ю

A о

СЧ о о л л о о

О1

С>

D (Г ь л

Ю л о

О 1

СЧ С 1 о о а л о о

СЧ

С> л о м ь л о

- >

D а о О о

С> м

С>

СЧ

С> л

С> 11

С>

Ю

М СЧ о о л л о о

СЧ

D л

О

С> л

Ю и

Ю л о

СЧ л о

С3

} l

1 1

СЧ о л о л о

Ю о

С 1 о о л л о о м

С> л

С> о л о л

О о

С>

С> л о

Ю о о

С 1 о о л л о о о

D л

D л о

D а

О ь

Ю л о

СЧ

Ю о

СЧ о о л, л о о

О!

Ю л

C) D л

С>

D о а о л .. л

o o ь о л о

С> л о о л о л о

О1

D л

0О о л л о о

Р \

С> о

О

С> ь о л о о л о о м л ь

Я 1

СО

М О 1 л л л о о о о 1 л о л о!

1 г1

l — 1

1 и

1 . 1

00 л

СЧ

0О С .> л

СЧ

СЧ С> л

СЧ л

СЧ С> 00 л а м м а л м

>Я

>g ! о

Ф 1

Р3 1

Ж <х> 1 с0

cd .v о о

}—

} х

} cc) I СД I

} — }

I u

<б 1 Р

L —— л

6! !

<б 1 ! I cd 1

v о

v 1 и

Р }

Ж 1

3 }

Х I 4 и

1 1 1 1 I

СЧ М Л О Л

1406201

1,!!

I!. I л ф1" МЪ D ф О«Cn

МЪ о ф «О б б о

С Ъ л

O о

МЪ б б м

СЧ О

МЪ и« б

СЧ

Х1О О

g, ф a

1 1«О

СЧ б

СЧ М

D а

СЧ

МЪ б

33

1 I I

СЧ

СЧ. б

О и б

С \

О МЪ и б

С Ъ СЧ о б

МЪ о б л

О О

В б

Ф МЪ

СЧ О в . a Ф

МЪ б о

СЧ О СЧ О б б б

МЪ МЪ МЪ МЪ

МЪ б л! а

М « б

С«! ф СЧ Са а . б

«О Л «О

МЪ б о

CO сС б

«О

МЪ б

«О о б м о

«О м б о

МЪ б

МЪ

«O «O б ф

Сч МЪ

L . а

CC«Ф о м

О«

О б

МЪ

СЧ

° в

СЧ л о о о

D б

«О б

СЧ

СЧ ф «Ф ф

СЧ

° о б

° ф

МЪ «О a O б

СЧ

МЪ б . б о ф л «О о б б ф ф

«О,О

М МЪ б б о ф

«О сч о б . б ф «О

«О МЪ о о о б а ° O ф Э ф .«О Ф «О м б о л

Ю ф

«О о б

D л

D б о л ь

О\

«О

СЧ б ф

4

lI х

CO б

О«

«О

О« б л

«Ф

МЪ а а в л л

«О «О

CO б л

° О о ф Ф

МЪ

ЮЬ л

«О о о б а с л

«О «О

О л

СЧ б л

«Ф

С0 б ф

«О

lO б

«О

«О

СЧ л

3.;

В.Э МЪ, «Ф л ф

Р

41 "l ! о

О Х! О

СМ

I Са.х ) съ аф 36

I l 1

В б . б л

«О Ф ф

CD В а в а

° Ф «О

«О ьр «О

О

° Ь

Ю

МЪ

О

Ю

CO

МЪ о б л

МЪ

СО. а

«О

МЪ

CO ф

° «Ъ

3

3 а .3

Р и (Р