Высокопрочный чугун
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве деталей автомобилей, тракторов и сельскохозяйственных машин Цель - повышение механических свойств. Чугун содержит , мзс.%: С 2,2-2.8; Si 1,1-1,45, Мп 0,2-2.5, А 0,2-1,0; Мд 0,03-0,07, NI 1,21- 3,27; Се 0,02-0,05; VB2 0,02-0,28. Са 0,02- 0,05, Na и/или Рг и Fe остальное. Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна VB2, CI, а также Na и/или Рг позволяет повысить механические свойства чугуна:ое в 1,53-1,58 раза,3в Т,87-1,97 раза, КС в 2,20-2.34 раза. 2 табл.
CQIO3 СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я1s С 22 С 37/10
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
gr ПАПНтч" " НЧАЯ Б iiIi 0 i Е: А ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ЧУГУН (21) 4625606/02 (22) 26.12.88 (46) 15.02.91. Бюл, № 6 {71) Производственное объединение "Гомсельмаш" (72) Я.А. Гуревич, М.И, Карпенко, В,И. Левиков, Е.И. Марукович и Т.Н. Рябинникова (53) 669. 15-196(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 985119, кл. С 22 С 37/00, 1983. Авторское свидетельство СССР ¹ 550453, кл. С 22 С 37/10, 1975. Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для деталей автомобилей, тракторов и сельскохозяйственных машин. Цель изобретения — повышение механических свойств. Изобретение иллюстрируется примерами конкретного выполнения. Выбор граничных пределов содержания компонентов в чугуне предложенного состава обусловлен следующим. Введение диборидов ванадия обусловлено тем, что они являются дисперсными тугоплавкими частицами, которые микролегируют металлическую основу и измельчают структуру, являясь центрами кристаллизации, изменяют характер кристаллизации, что способствует повышению ударной вязкости, предела выносливости при кручении и других динамических характеристик механических свойств. Введение их до 0,02 мас,% не обеспечивает достаточного количества центров кристаллизации в расплаве, „„5U„„1627581 А1 (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве деталей автомобилей, тракторов и сельскохозяйственных машин. Цель — повышение механических свойств. Чугун содержит, мас.%: С 2,2-2,8; Si 1,1-1,45; Мп 0,2 — 2.5; А! 0,2-1,0; Mg 0,03 — 0,07; Ni 1,21— 3,27; Се 0,02 — 0,05; ЧВ2 0,02-0,28, Са 0,02— 0,05, Na и/или Pr u Fe остальное. Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна ЧВ2, CI, а также Ыа и/или Pr позволяет повысить механические свойства чугуна: сгр в 1,53 — 1,58 раза, д в Т,87- 1,97 оаза, КС в?,20-2,34 раза, 2 табл, существенного измельчения структуры в отливках и повышения динамических характеристик механических свойств. При концентрации диборидов ванадия более 0,28 мас,% увеличивается количество дефектов кристаллической решетки металлической основы, содержание неметаллических включений по границам зерен, ухудшается фактор графитных включений, повышаются термические напряжения, что снижает динамические характеристики механических свойств. Никель введен как эффективный микролегирующий компонент, существенно упрочняющий матрицу при изотермической выдержке, измельчающий графитные включения, обеспечивающий однородность структуры и повышение динамических характеристик механических свойств. Верхний предел концентрации никеля (3,27 мас.%) обусловлен снижением технологической пластичности при более высоком его содержании. При концентрации никеля ме1527581 55 нее 1,21 мас,ф укрупняется структура, снижаются однородность графитных включений, динамическая прочность, предел выносливости при кручении, Металл из группы, содержащей неодим и празеодим, способствует улучшению формы графита и распаду эвтектического цементита, очищает границы зерен, снижает загрязненность чугуна неметаллическими включениями, повышает предел выносливости при кручении и другие динамические характеристики механических свойств, При концентрации его до 0,01 мас. модифицирующий эффект недостаточен, а при повышении его содержания более 0,028 мас, увеличивается отбел, снижаются технологическая пластичность, динамическая прочность и предел выносливости при кручении, служебн ые свойства. Граничные параметры содержания углерода (2,2 — 3,8 мас. ) и кремния (1.1 — 1,45 мас.l) определены исходя из практики производства высокопрочных чугунов с повышенными динамическими характеристиками механических свойств и мелкозернистой структурой. При концентрации углерода более 3,8 мас. икремния более 1,,45 мас,% снижаются предел выносливости при кручении, ударная вязкость и другие динамические характеристики механических свойств чугуна, а при концентрации углерода до 2,2 мас. и кремния до 1,1 мас. возрастают отбел и термические напряжения, снижаются трещиноустойчивость, ударная вязкость и предел выносливости при кручении. Содержание легирующих добавок (марганец 0,2 — 2,5 мас,, алюминий 0,2-1,0 мас. ) обусловлено существенным повышением технологической пластичности и прочности и ограничено пределами, ниже которых пластичность, предел выносливости при кручении и прочностные свойства недостаточны, а выше которых увеличиваются пористость, пленообразование и термические напряжения и снижаются пластические свойства и предел выносливости при изгибе и кручении, Введение кальция в количестве 0,0050,023 мас., церия в количестве 0,02-0,05 мас. и магния 0,03-0,07 мас.% обусловлено их высокой модифицирующей эффективностью и поверхностной активностью, которые обеспечивают повышение пластических свойств, трещиноустойчивости и динамических характеристик механических свойств. При их содержании меНее нижних пределов упругопластические свойства низкие. Их содержание обусловлено пределами, обеспечивающими получение шаровидного графита и чугуна и необходи5 45 мые упругопластические свойства, При введении кальция более 0,023 мас.% увеличивается содержание неметаллических включений в структуре чугуна и снижаются динамические характеристики механичеСКИХ СВОЙСТВ, Плавку чугуна проводили дуплекс-процессом вагранка-дуговая печь с использованием в качестве шихтовых материалов литейных чугунов, стального лома и ферросплавов. Микролегирование чугуна марганцовистым никелем НМц5, алюминием А 41, силикомарганцем СМ-17 и диборидами ванадия проводили в электропечи ДС5 в конце плавки, а модифицирование ферроцерием (TY 1243 — 75), металлическими сплавами неодима и празеодима, магниевой лигатурой, силикокальцием СК30 — в раздаточных литейных ковшах, Заливку модифицированного чугуна осуществляли при температуре 1380 — 1390 С, Вместе с формами для получения образцов и литых деталей получали технологические пробы, Для определения свойств чугуна заливали ступенчатые технологические пробы, пробы на жидкотекучесть, трещиностойкость и формы для получения образцов для механических испытаний. В табл. 1 приведены химические составы чугунов опытных плавок. Содержание компонентов в высокопрочном чугуне определяли методом химического дифференцированного количественного анализа по методике ЦНИИЧермета, ударную вязкость — на образцах 55х10х10 мм с полукруглым надрезом. В табл. 2 приведены данные о механических и технологических свойствах высокопрочных чугунов. Механические свойства получены на стандартных образцах после изотермической закалки при 360 — 370 С в течение З,б — 3,8 ч. Как следует из табл, 1 и 2, дополнительное введение в чугун предложенного состава диборидов ванадия, церия, а также неодима и/или празеодима позволило повысить о в 1,53 — 1,58 раза, д — в 1,87 — 1,97 раза, КС вЂ” в 2,2-2,34 раза. Формула изобретения Высокопрочный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, алюминий, магний, никель, редкоземельные элементы, кальций и железо. о тл и ч а ю щи йс я тем, что, с целью повышения механических свойств, он дополнительно содержит дибориды ванадия, а в качестве редкоземельных элементов он содержит церий и один элемент иэ группы, содержащей неодим и пра1627581 Никель 1.21-3.27 Дибориды ванадия 0,02-0,28 Церий 0,02-0,05 Один элемент из группы, содержащей неодим и празеодим0,01 — 0,028 Кальций 0,02-0,05 Железо Остальное эеодим, при следующем понентов, мас. : Углерод Кремний Марганец Алюминий Магний0, соотношении ком2,2-2,8 1,1-1 15 0,2 — 2,5 0,2-1,0 0,03 — 0,07 Таблица 1 Л р и и а ч а н и e: И а лестн нй иутун copeðèèò 0.9 g Си и 0.03 g С r Таблица 2 g o cT высокопрочных ч нов П е ложенный Показатели Известныйй Временное сопротивление,МПа Относительное удлинение, Уааоная вязкость, Дж/см, Предел вынос- ливости при кручении,МПа Индекс загрязненности неметаллическими включе0з Термические напряжения в отливках, МПа 840 818 828 842 815 530 18,8 18,9 18,6 19,2 18,9 9,7 84,4 86,6 82,3 85,0 88,0 83,0 37,5 245 246 232 248 249 135 235 1,3 1,2 1,4 1,4 1,3 1,5 5.5 10,3 10,2 11,7 11,2 10,4 11,6 Составитель Н. Косторной Редактор А. Маковская Техред М.Моргентал Корректор О. Ципле. Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 318 Тираж 375 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР. 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
