Ковкий чугун

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве деталей комбайнов. Цель изобретения - повышение пластических свойств и снижение потери упругости при температуре 300°С. Новый чугун содержит, мас.%: C 2,4 - 2,9

SI 1,0 - 1,7

MN 1,1 - 2,1

CU 0,5 - 1,3

NI 0,3 - 2,1

B(C,N) 0,002 - 0,03

CRN 0,001 - 0,03

BI 0,001 - 0,003

FE - остальное. Дополнительный ввод в состав данного чугуна B(C,N), CRN и BI позволяет повысить пластические свойства чугуна в 1,7 - 1,9 раза, а также снизить потери упругости чугуна при 300°С на 0,6 - 0,8%. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) SU (Ill

А1 щ) 5 С 22 С 37/10

". °; ! й. 1 ъ ° .р . Й МД ! (2 (54 ) КОВ КИЙ ЧУГУН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4433175/23-02 (22) 23.03.88 (46) 30.06.90. Бюл. Р.24 (71) Производственное объединение пГомсельмаш" (72) С.M.Ïåðåêðåñòoâ, М.И.Карпенко, В.К.Савченко, С.М.Бадюкова и А.К.Беркович (53) 669.15-196 (088.8) (56) Чугун антифрикционный для отливок. ГОСТ 1585-85, марка А40-1.

Авторское свидетельство СССР

Р 1137110, кл. С 22 С 37/00, 1983.

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

Цель изобретения — повышение пластических свойств и снижение потерь о упругости при температуре 300 С.

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

Дополнительное введение карбонитридов бора и нитридов хрома оказывает модифицирующее влияние, повышает дисперсность структуры в литом состоянии и после отжига и сопротивляеI мость чугуна охрупчиванию, что обеспечивает повышение упругопластических свойств и снижение потери упру(57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве деталей комбайнов. Цель изобретения — повышение пластических . свойств и снижение потери упругости при температуре 300 С. Новый чугун содержит, мас.7.: С 2,4-2,9; Si 1,01,7; Ип 1,1-2,1; Си 0,5-1,3; Ni 0,32,1; В(С,N) 0,002-0,03; CrN 0;001—

0,03; Bi 0,001-0,003; Fe — остальное.

Дополнительный ввод в состав данного чугуна В(С,N), CrN H Bi позволяет повысить пластические свойства чугуна в 1,7-1,9 раза, в также снизить

О потери упругости чугуна при 300 С на 0,6 — 0,87.. 2 табл. гости при 300 С. При этом карбонитриды бора сокращают цикл термообработки, оказывая графитизирующее влияние на структуру и обеспечивая при термообработке полную графитизацию цементита с образованием мелкодисперсного зернистого перлита и углерода отжига средних размеров, но при концентрации более 0,03 мас.7 отмечается укрупнение включений углерода отжига и неметаллических включений в структуре, что снижает модуль упругости и упругопластическпе свой» ства. При концентрации карбонитридов бора до 0,002 мас.7 и нитридов хрома до 0,001 мас.7. их влияние на графитизацию, дисперсность структурных

157467 составляющих и упругопластические свойства несущественны. При увеличении концентрации нитридов хрома более

0,03 мас.X скорость графитизации пер- . вичного цементита в высокотемпературной области снижается, при принятом цикле термообработки в структуре остается остаточный цементит, что снижает упругопластические свойства. 0

Висмут отбеливает первичную структуру, повышает количество перлита после термообработки и при концентрации

0,001-0,003 мас.7. благоприятно воздействует на скорость перлитизации .в низкотемпературной области, дисперсность структуры и упругопластические свойства. При концентрации висмута до 0,001 мас.X укрупняется структура, снижаются пластические свойства, а при увеличении содержания висмута выше верхнего предела снижается предел текучести н увеличио ваются потери упругости при 300 С.

Содержание углерода, кремния и 25 марганца определено по результатам их влияния на структуру, распределение, количество и форму включения графита, влияющих на механические свойства чугуна. При их концентрации ниже нижних пределов увеличивается содержание мелких включений сетчатой. формы, снижаются упругопластические свойства. Верхние пределы содержания углерода и кремния снижены .и ограничены концентрациями, выше которых. укрупняется структура и снижаются упругопластические свойства.

Никель (0,3-2,1 мас.X) и медь (0,5-1,3 мас.X) микролегируют метал- 40 лическую основу, повышают содержание аустенита в литом состоянии и зернистого перлита — после термообработки, что обеспечивает повышение вязкости разрушения, предела текучести и снижение потери упругости. При их концентрации ниже нижних пределов предел текучести и модуль упругости недостаточны, а при содержании выше верхних пределов в чугуне повышается содержание легированной матрицы с заниженными характеристиками модуля упругости и вязкости разрушения, Пример. Опытные плавки чугунов дозвтектического состава проиэво55 дили в индукционных печах. В качестse шихтовых материалов испольэовали литейные Коксовые чугуны ЛК-3 и

ЛК-4, лом стальной А-1, передельные

2 4 ! чугуны ПЛ-1 и ПЛ-2, полуфабрикатньй. никель НПЭ, стружки меди М1 карбонитриды бора ФБУ-1Н и брикеты нитридов хрома (ТУ 6-09-03-45-85) . Для рафинирования жидкого чугуна применяли техническую кальцинированную соду (ГОСТ 5100-73). Перегрев расплава перед рафинированием — 1Ч80 — 1490 C.

После рафинирования присаживали брикеты нитридов хрома и карбонитриды бора, выдерживали 3-5 мин при перемешивании и выпускали в литейный ковш с металлическим висмутом Ви2.

Из чугуна известного и предложенного составов (;абл. 1) отливались

16 мм образцы для механических испытаний, технологические пробы и детали комбайнов, работающих в условиях ударных нагрузок. Средняя толщина стенок отливок колебалась .от 5 до

45 мм. Термообработка отливок и образцов для механических испытаний производилась по режиму: .нагрев до

920 С в течение 6 ч, выдержка 5 ч, о охлаждение и отпуск при 650 С 2 ч.

Ударную вязкость определяли на образцах 10 »10 55 мм с полукруглым надрезом на копре MK-1М, твердость и механические свойства — по стандартным методикам, а оценку дисперсности структуры — по ГОСТ 3443-77.

В табл. 2 приведены результаты механических и технологических испытаний известного и предложенного составов при опытно-производственных процессах плавки дуплексс-процессом вагранка-дуговая электропечь и термической обработки.

Как следует из табл. 1 и 2 дополнительный ввод в чугун предложенного состава карбонитридов бора, нитридов хрома и висмута позволил повысить пластичность чугуна в 1,7-1,9 раз, и также снизить потери упругости при нагреве до температуры 300 С на о

0,6-0,8Х.

Ф о р м у л а и э о б р е т е и и я

Ковкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения пластических свойств и снижения потери упругости при температуре 300 С, он дополнио тельно содержит карбонитриды бора, нитриды хрома и висмут при следующем соотношении компонентов, мас.X:

1574672

2,4-2,9

1,0-1,7

191-2,1

О, 5-1,3

0,3-2,1

Карбонитридь, бора

ы хрома

Висмут

Железо

Углерод

Кремний

Марг.анец

Медь

Никель

О, 002-0,03

0 001-0, 03

0,001-0,003

Остальное

Та бли а

Компоненты чугуна

М

Предложенный

Известный

2,4

1,1

1,9

1,1

0,9

2,4

1,0

1 1

0,5

0,3

2,7

1,3

1,7

0,8

1,5

2,9

1,7

2,1

1,3

2,1

0,002

0,005

0,03

0,001

0,001

Ост.

О, 007

0,002

Ост.

0,03

0,003

Ост.

Ост.

Таблица 2

Показатель

Известный

Модуль упругости при растяжении, ИПа

Вязкость

176700 186400

189100

191200 разрушения, МПа!мЭ/

Относитель39

38

7,5

7,1

4,0

227

231

217

240

655

670

610

490

0,071

0,075

0,077

0,05

590

560

630

430

1,6

1,7

1,9

2,5

Углерод

Кремний

Марганец

Медь

Никель

Карбонитриды бора

Нитриды хрома

Висмут

Белезо ное удлинение, 7.

Твердость, НВ

Предел проч.— ности при кручении, МПа

Ударная вязкость, клж/М2

Предел текучести, МПа

Потери упругости при нагреве до температуры

300 С Ж

Содержание компонентов в чугунах мас. Е

Свойства чугунов после термообработки