Чугун

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении канатоведущих шкивов. Цель изобретения - повышение ударноусталостной долговечности. Новый чугун содержит, мас.%: С 3,61-3,95; Si 1,25-2,8; Мп 0,51-1,,1; Си 0,85-1,55; РЗМ 0,01-0,04; А1 0,02-0,05; Са 0,002-0,02; окись бария 0,02-0,05; Mg 0,02-0,07, Fe - остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна окиси бария и магния обеспечивает повышение ударно-усталостной долговечности в 1,37-1,62 раза. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (l9) ® (Il) Я

150 4 C 22 С 37/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4218724/23-02 (22) 30.03.87 (46) 15.02.89. Бюл. У б (71) Могилевский лифтостроительный завод (72) О.А.Тихонович, M.È.Карпенко, Е.И.Марукович и В.И.Шпаковский (53) 669.15-196(088.8) (56) Патент Японии И- 57-54246, кл. С 22 С 37/04, 1982.

Авторское свидетельство СССР

И- 985119, кл. С 22 С 37/00, 1983.

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке состава чугуна для литых износостойких деталей.

Цель изобретения — повышение ударно-усталостной долговечности.

Изобретение иллюстрируется примерами конкретного выполнения.

Выбор граничных пределов содержания компонентов в чугуне предлагаемого состава обусловлен следующим.

Использование окиси бария в составе предлагаемого чугуна связано с тем, что она сод,(ржит ионы бария с повышенной подвижностью и активностью в расплаве, способствующих повышению гомогенизации чугуна, стабильности .и дисперсности структуры, что обеспечивает повышение ударной вязкости и ударно-усталостной долговечности. При ,концентрации окиси бария до (54) ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении канатоведущих шкивов.

Цель изобретения — повышение ударноусталостной долговечности. Новый чугун содержит, мас.%: С 3,61-3,95; Si

1,25-2,8; Мп 0,51-1,1; Си 0,85-1,55;

РЗМ 0,01-0,04; Al 0,02-0,,05; Са

0,002-0,02; окись бария 0,02-0,05;

Ng 0,02-0,0?; Fe — остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна окиси бария и магния обеспечивает повышение ударно-усталостной долговечности в 1,37-1,62 раза. 2 табл.

0,02 мас.% стабильность структуры и ударно-усталостная долговечность недостаточны, а при ее концентрации более 0,05 мас.% увеличиваются угар компонентов, содержание неметаллических включений в чугуне и его ударно-, усталостные свойства.

Дополнительное введение магния связано с его высокой химической активностью, дегазирующей и модифициру" ющей способностью и сфероидизирующим влиянием на составляющие структуры чугуна, что существенно повышает пластические свойства и ударно-усталостнчю долговечность. При концентрации магния до 0,02 мас.% его модифицирующая и дегазирукяцая способность недостаточны, а ударно-усталостная долговечность низкая, а при концентрации более 0,07 мас.% увеличивается отбел, снижаются трещиностойкость и

3 14584 ударная вязкость, что приводит к снижению ударно-усталостной долговечности и эксплуатационной стойкости.

Содержание кальция в чугуне ограничено 0,02 мас.X из-за его низкой

5 растворимости, а концентрация алюминия — О, 05 мас „7 из-за его повьппенной склонности к пленообразованию и пористости в магниевом чугуне при более. высоких концентрациях, что приво-. дит к уменьшению ударно-усталостной долговечности.

Содержание, углерода в чугуне повы-! шено до 3,61-3,95 мас.7. для исключе- . 15 ния отбела в отливках канатоведущих шкивов. При более низких его концентрациях отмечается образование отбела и снижение ударно-усталостной долговечности, а при концентрации углерода более 3,95 мас.7 укрупняется структура и снижаются пластические свойства и ударно-усталостная долговечность.

Медь при содержании 0;85-1,55 мас. .25 стабилизирует перлит, увеличивает сфероипизацию, повышает твердость и износостойкость, их стабильность в процессе эксплуатации и эксплуатационную стойкость литых деталей. При уве- З0 личении концентрации меди более

1,55 мас.7 начинает проявляться ее ликвация, снижается ударно-усталостная долговечность, а при концентрации до 0,85 мас.X снижается твердость, и

35 износостойкость отливок, в отливках преобладает пластинчатый перлит с дисперсностью Пд 1,0 - Пд 1,4 (по

ГОСТ 3443-77).

Окись бария вводится в разливочный ковш при выпуске в него из индукционной печи в виде дробленной (фракции 4-20 мм) комплексной лигатуры, содержащей 4,8-9,3 мас.X окиси бария, 6-9 мас. магния и 3 5-6 мас. 45 церия. Дополнительного перемешивания не требуется, так как усвоение и распределение в чугуне окиси бария и модифицирующих компонентов (магний, церий) стабильное.

Алюминий в количестве 0,02

0,05 мас.X оказывает раскисляющее и стабилизирующее влияние, способствуя уменьшению содержания неметаллических включений и повьппению ударно-усталостной долговечности, твердости. и износостойкости. При концентрации алюминия до 0,02 мас. . раскисляющее и стабилизирующее его влияние недос17

4 таточное, а при увеличении концентрации алюминия более 0 05 мас. снигается твердость отливок, их прокатываемость и относительная износостойкость.

Содержание основных модифицирующих компонентов (магния 0,02

0,07 мас. . и РЗМ 0,01-0,04 мас.7) обеспечивает дегазацию расплава и сфероидизацию графита и перлита и повышение прочностных и упруго-пластических свойств. Сера и хром увеличивают отбел, снижают ударно-усталостную долговечность, поэтому они исключены из состава чугуна.

Содержание марганца повьппено до

0,51-1,1 мас. и ограничено пределами концентрации, ниже которых не достигается высокой сфероидизации пер-. лита и существенного повышения износостойкости, а вьппе верхнего предела увеличивается содержание цементита и отбел, снижается стабильность структуры, ударно-усталостной долговечности и пластических свойств.

Опытные плавки высокопрочных чугунов проведены в индукционных печах емкостью 10 т. Перегрев расплава при плавке 1480-1510 С. В качестве шихтовых материалов используют литейные и передельные чугуны, отходы электротехнической стали, стальную стружку, возврат собственного производства, карбюризатор (кокс пековый), феррофосфор, ферромарганец, ферросилиций, силикобарий, силикокальций, медь, лигатуры типа ЖКМК, ФСЗОРЗМ, ЭКМКБа.

Содержание магния в лигатурах 6-9Х окиси бария 4,8-9 3, церия 3,5-6Х.

Лигатуру дробили до фракции 4-20мм.

Модифицирование чугуна РЗМ-содержащими лигатурами производят в пла1 вильной печи. Рафинирование расплава плавиковым шпатом и модифицирование чугуна сфероидизирующими лигатурами, силикобарием, медью и ферросилицием проводят в литейных ковшах.

Из модифицированных чугунов отливают канатоведущие шкивы, технологические пробы и образцы для ударно-усталостных испытаний.

В табл.! приведены химические составы высокопрочных чугунов опытных плавок. Усвоение .компонентов составило: меди 86%, фосфора 957, кальция 847, окиси бария 897, церия 58Х и магния 48%.

14584) О, 01-0, 04

0,02-0,05

0,002-0,02

0,02-0 05

0,02-0,07

Остальное

Таблица 1

Содержание компонентов; мас.7

Чугун

1 (прототип)

Предложенный высокопрочный чугун г

3,76 3,95 3,51 4,05

1,47 1,25 1,18 2,86

О 77 1,1 О 45 1,16

3,6

3,61

Углерод

2,8

2,0

Кремний

0,9

0,51

Марганец

Магний

О 02 О 05 О 07 О 01 О 08

Медь

0,85 0,98 1,55 0,7 1,64

1,2

Редкоземельные элементы

0,12 0 01 0,03

0,04 0,006 0 05

О 05 О 01 О 07

0,02 0,03

0,02 0,04

0,02 0,07

Окись бария

0,05 0,01 0,12

0 11 0 01 0 15

0,3

Алюминий

Фосфор

О 2 О 002 О 01 О 02 О 001 О 06

Кальций

Осталь- Осталь- Осталь- Ос- . Ос- ОстальЖелезо ное ное ное таль- таль- ное ное ное

Известный чугун содержит также 0,2Х ванадия, О,ЗХ титана, 0,2 хрома °

Определение содержания компонентов в чугунах проведено методами дифференцированного химического анализа.

В табл.2 приведены данные о меха5 нических свойствах и характеристики структуры чугунов опытных плавок в. отливках. Механические испытания проводили стандартными методами, а ана" лиз структуры чугунов по ГОСТ 3443-77,10

Как следует из данных табл.2, до-, полнительный ввод в состав чугуна окиси бария и магния обеспечивает повьппение ударно-усталостной долговеч-, ности в 1,37-1,62 раза. 15

Формула изобретения

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, редкоземельные

7 б элементы, алюминий, кальций и железо, о тличающий ся тем, что, с целью повышения ударно-усталостной долговечности, он дополнительно содержит окись бария и магний при следующем соотношении компонентов,мас.7:

Углерод 3,61-3,95

Кремний 1,25- 2,8

Марганец 051 — l 1

Медь 0,85-1 55

Редкоземельные элементы

Алюминий

Кальциц

Окись бария

Магний

Железо

1458417

Т а б л и ц а 2

Ударноусталостная

Характеристики

Чугун долговечность, ты с, цик, сти растя- изгижении бе Извест HbDi

340 810 21-35

Пд 1,0 70

103

1,3

Предла" гаемый

55 Пд 0 3 91

132

58 Пд 0,3 98 2,4

146

96 2,5

150

59 Пд 0,3

Составитель Н.Косторной

Редактор Н.Киштулинец Техред 11.Дидык Корректор N.Ñàìáîðñêàÿ

Заказ 329/30 .Тираж 576 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раутская наб., д. 4 /5

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

Временное сопротивление, KIa npu

705 . 1285 46-48 732 1314 52-55

735 1326 54-57

Ударная вяз кость

Дж/см

Дисперсность структуры по

ГОСТ

3443-37

Степень сфероидизации перлита

Коэф- Зксплуициент атационизносо- ная стойстойко- кость,7.