Чугун

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

С0ЦИАЛИСТИЧЕСНИК

РЕСПУБЛИН (51)4 С 22 С 37/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОТ=ТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР (21) 4275322/31-02 (22) 27.05.87 (46) 30,12.88. Бкд. У 48 (71) Камское объединение но производству большегрузных автомобилей и Институт проблем Литья АН УССР (72) В.И.Литовка,,В.В,Венгер

В.Я.Петрунька, E.À.Åðûøêàmîà, С.Н,Дмитриев, О.М.Абдулии, И.В.Ткачук-, Г.К.Пряжников, В.И.Жучков, С.В.Лукин, А.С.Дубровин и В.Н,Иващенко (53) 669. 15-196 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

0 1154366, кл. С 22 С 37/10, 1984.

Авторское свидетельство СССР

И 1090748, кп. С 22 С 37/04, 1982.

ÄÄSUÄÄ 3447939 А1 (54) ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано например, при производстве картернык деталей двигателей. Цель изобретения — повышение пластичности при со" хранении уровня предела прочности.

Новый чугун содержит, мас.Ж: С 3,054,02; Si 2,14-2,95; Мп 0,23-0,65;

Си 0,01-0,25; Ni 0,01-0,17; Ti 0,020,09; Al 0,01-0,08; Ип 0,006-0,017;

Са 0,002-0.015; Ва 0,003-0,018, РЗМ

0,005-0,035; Sr 0,001-0,611; Zr и/или Еп 0,004-0,032 и Уе остальное.

Дополнительный ввод в состав чугуна

Sr u Zr и/нли Zn позволяет повысить пластичность с 2, 1-3, 1 до 4, 2-5,4Х.

2 табл.

144 7919

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для отливок, например, картерных деталей.

Цель изобретения — повышение пластичности при сохранении уровня предела прочности.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами, 10

Пределы содержаний углерода в чу. гуне определены с учетом состава применяемых шихтовых материалов и с целью получения отливок беэ усадочных дефектов. 15

Содержание в чугуне кремния выбрано по тем же соображениям, а также исходя из необходимости получения заданной структуры металлической основы и физико-механических свойств ме- 20 талла в отливках, при этом нижний предел содержания кремния (2,14Х) относится к толстостенным, а верхний (2,957) - к тонкостенным отливкам.

Марганец в чугун переходит из ших- 25 товых материалов как постоянный компонент чушковых чугунов, при выбранном составе чугуна указанные пределы марганца определены как условие по-!

: лучения отливок без отбела и с высо- у» кими механическиыи свойствами н литом состоянии, как B тонкостенных (при нижнем значении марганца), так и в толстостенных (при верхнем значе. нии марганца) отливках.

Медь и никель входят в состав чугуна как легирующне элементы, упрочняющие металлическую основу и с целью выравнивания структуры и свойств чугуна по сечению отливок. Никель, 4О кроме того, способствует повышению растворимости в чугуне меди, обладающей значительно большей перлитизирующей и упрочняющей способностью. Низкое содержание никеля (0,01-0, 177) обусловлено дефицитностью этого элемента. Верхнее содержание меди и никеля (как и марганца) относится к случаю толстостенных, а нижнее — для тонкостенных отливок.

Титан и алюминий в указаннЫх пределах и в присутствии магния способствуют формированию вермикулярного графита, а также действуют как графитизирующие компоненты. При содержании титана менее 0,02Х и алюминия менее 0,017. десфероидизирующее их действие не проявляется, а превьппение их сверх указанных пределов (0,09Х по титану и 0,087 по алюминию) является излишним, поскольку форма графиI та не меняется, кроме того, при превьппении алюминия более 0,08 появляется опасность пленкообраэования и ухудшение качества поверхности отливок, что вызвано большим химическим сродством этого элемента к кислороду.

Магний и Р3М являются основными ингредиентаМи, вызывающими улучшение степени сфероидизации графита в чугуне, причем, более эффективно действует магний. При снижении в чугуне содержания магния менее 0,0067 форма графита получается, как правило, пластинчатой или смешанной даже в отсутствии титана и алюминия. Увеличение же магния сверх 0,0177. затрудняет формирование вермикулярнога. графита. Выбранный интервал значений магния (О,Q06-0,017 ) обеспечивается в пределах отклонения параметров технологии модифицирования (по температуре чугуна, содержанию в нем серы, расходу модификатора и др.) и при выбранном составе чугуна является оптимальным в отношении получения вермикулярного графита. Причем меньшему содержанию магния должно соответствовать большее количество в чу- гуне P3N. При содержании РЗМ менее

0,005Х его действие на форму графита не проявляется, а при повьппении доли этого элемента более 0,0357 уве личивается склонность чугуна затвердевать со структурно свободными карбидами. Расширению интервалов содержаний в чугуне магния и РЗМ до указанных значений способствуют кальций, барий, стронций, аирконий и цинк. При этом цирконий и цинк вызывают улучшение формы графитовых включений, препятствуя выделению пластинчатого и междендритного графита, а кальций, барий и особенно стронций, рафинируя расплав, повьппают механические свойства чугуна. При содержании в чугуне циркония и цинка (в сумме или в отдельности) менее 0,0047 форма графита не изменяется, а количества их, превьппающие 0,0327, снижают пластичность и повышают твердость чугуна.

Стронций отличается большой графитизирующей способностью и увеличивает пластичность чугуна; в присутствии кальция и бария указанное действие стронция усиливается. Благодаря этому тонкостенные отливки затвердевают гаолнца 1

° т

Состав Сооерванне влеиентов> нас I

> ($ j > > j >> j л >> !ъ (> >3> (> (> g> Дc,, р

2 14 0>47 О,О1 0,17 0,06 О,О1 О,ОО8 0,006 Î,Îl l О,О35 Î,Îl) О>004> 0>002

Ореллагае»»А

3,65

О,13 О,ОО9 О,О6

3,81 2,63 0,65 О, f3 8,05 0,09 0,04 о,017 0,009 о,о18 р,о1г 0,009 0,004

О,15 О,ОО8 О О6

4,02 2,31 0,38 0,17 0, to 0,04, 0,06 0>0!О 0,011 0 ° 003 0,010 0,005 0 ° 023 0,009 0,16 0,009 Ь,08

3 51 г ° 70 0,41 о,г5 о,04 о,ог о,о5,о,ом 0,015

3 ° 60 221 023 020 001 003 003 0006 0007

0,008 0 005 0,001 о,ого î,13 î,îlt Р,о5

0,014 0>013 0,008 0,024 0,005 0,14 0,014 0,09

3 ° 05 2,83 0,30 0,16 0,09 0>07 0>03 0,0!2 0,009 О,oil 0,010 0,007 0,006 0,015 0,13 0,010 0>07 3,47 2>95 0,31 0>20 0,11 0,03 0,03 0,007 0,002 0,017 0,028 О,ОЮ

0,004 0>13 0,009 0,04

О,ОО О,О8

0,015 0,006 О 016 0>oil О,О06 О,ООЭ О,ОО1 0,15 0,015 О,ОО

3,64 2,74 0>40 .0,21 0>02

0,03 0,02 Ь>007 0,014 0,004 0,009 0>004 0>032 Саедм О, 18 0,011 0,09

3>87 2,60 0,32 О,t4 0>11

0>12 0,013 О 08

Нвврстнво

1 352

2,44 0,93 о,го î,15 о,о9 о,о6 о,ог8 î,îîl о,оог о,оо3О,11 О,О12 О,07

2 2>92 2 ° 56 0 ° 37 0 ° 11, О>02 0>06 О>04 0>013 0>002 0>005 О>009

Э 144 79 без отбела при достаточно высоком остаточном содержании в предлагаемом чугуне РЗМ (до 0,035X). Верхний предел содержания стронция (0,011X)

5 ограничен опасностью снижения прочности чугуна и дефиц75тностью данного элемента.

Для определения эффективности чугуна предлагаемого состава в сравнении с известными провели сравнительные исследования.

Химический состав изученных чугу-. нов приведен в табл. 1 °

Отливали клиновидные пробы, иэ .нижней части которых (толщина 25 мм) вырезали образцы для изучения структуры, механических свойств и твердости чугуна. Показателем формы графита является величина степень сфероидизации графитовых включений (ССГ), которую определяли методами количественной металлографии. Структуру чугуна изучали в зоне разрушения образцов после испытаний. 25

Результаты опытов приведены в табл. 2. ( Как следует из табл. 1 и 2, дополнительный ввод в состав чугуна $т и 30

19

Zr и/нли Zn обеспечивает повышение пластичности с 2, 1-3, 1 до 4, 2-5147..

Формула изобретения

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, никель, .титан, алюминий, магний, кальций, барий, редкоземельные элементы и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения пластичности при сохранении уровня предела прочности, он дополнитепьно содержит стронций и цирконий и/или цинк при следующем со-! отношении компонентов, мас.Х2

Углерод 3,05-4, 02

Кремний 2, 14-2,95

Марганец 0,23-0,65

Медь 0,01-0,25

Никел ь О, 01-0, 17

Титан О, 02-0, 09

Алюми ний О, 01-0, 08

Магний О, 006-0, 017

Кальций О, 002-0, 015

Барий О, 003-0, 018

Редкоземельные элементы 0,005-0,035

Стронций 0 001-0 011

Цирконий и/или цинк

Железо

1447919

Таблица 2

Физико-механические свойства чугуна

Чугун

d i Х НВХ10 6, 9NI&

МОа

Предлагаемый

395

5,4 163

4,5 165

4,8 159

4,3 161

4,9 159

390

395

390

405

5,0

157

4,4

400

159

400

161

4,5

405

161

4,2

Известный

445

198

3,1

2,1 159 .355

Составитель Н.Косторной

Редактор М.Недолуженко Техред М.Ходанич Корректор С.Шекмар

Производственно-полиграфическое предприятие, r,, Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 6813/32 Тираж 595 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5