Ковкий чугун

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при прЪизводстве отливок из ковкого чугуна. Цель изобретения - повышение ударно-усталостной прочности и эксплуатационной стойкости. Ковкий чугун содержит , мае. % : С 2,05 -2,6; Si 0,83-1,6;Мп 0,35-0,9; AI 0,02-0.03; Се 0,03 - -0,10; N10,21 -0,45; В 0,002-0,01; N0,012- 0,06; В 0,002 - 0,01; Sm 0,003 - 0,05 и Fe - остальное Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна Sm и повышение в нем содержания NI позволили по сравнению с известным чугуном повысить ударноусталостную прочность в 1,06 - 1,15 раза и эксплуатационную стойкости в 1,17 - 1,27 раза.2 табл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е С К ИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)s С 22 С 37/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

CCECCgCCCg

БУ бал.. т-.,ъи,,...

;. "- "." := Ы

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) .471 9614/02 (22) 14,07.89 (46) 30.09.91. Бюл, М 36, (71) Гомельский политехнический институт (72) M.È.Êàðïåíêî (53) 669.15-196 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

f4 1252381, кл. С 22 С 37/10, 1986.

Авторское свидетельство СССР hh 1216240, кл. С 22 С 37/10, 1984, (54) КОВКИЙ ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при прьизводстИзобретение относится к металлургии, в частности к разработке состава ковкого чугуна с повышенными упругопластическими свойствами и эксплуатационной стойкостью.

Цель изобретения — повышение ударноусталостной прочности и эксплуатационной стойкости.

Выбор граничных пределов содержания компонентов в чугуне предлагаемого состава обусловлен следующим, Дополнительное введение никеля связано с его эффективным стабилизирующим влиянием на структуру и упругомеханические свойства, что значительно повышает удароустойчивость. При концентрации никеля до 0,21 мас.% снижается стабильность структуры и упругопластических свойств и значения удароустойчивости недостаточны.

При увеличении концентрации никеля более

0,45 мас.% увеличивается микротвердость ве отливок из ковкого чугуна, Цель изобретения — повышение ударно-усталостной прочности и эксплуатационной стойкости.

Ковкий чугун содержит, мас. 7;: С 2,05 — 2,6;

Si 0,83 —:1,6;Mп 0,35-0,9; Al 0,02-0.03; Се 0,03--0,10; Nl 0,21 — 0,45; В 0,002 — 0,01; N 0,012—

0,06; Bi 0,002 — 0,01; Sm 0,003 — 0,05 и Fe— остальное. Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна Sm и повышение в нем содержания Nl позволили по сравнению с известным чугуном повысить ударноусталостную прочность в 1,06 — 1,15 раза и эксплуатационную стойкости в 1,17 — 1,27 раза. 2 табл, металлической основы и снижаются характеристики относительного удлинения и удароустойчивости, При введении в чугун бора в количестве

0,002 — 0,01 мас. повышается дисперсность структуры, очищаются границы литого зерна и увеличивается сопротивляемость ударам, зарождению и росту трешин, что повышает ударноусталостную прочность.

Повышение концентрации бора более 0,01 мас. снижает однородность структуры, уп ругопластические свойства и ударноусталостную прочность. При содержании бора до

0,002 мас. его модифицирующий эффект недостаточен, а ударноусталостная прочно:. сть и упругопластические свойства нйзкие. Ввведение азота обусловлено повышением термодинамической активности углерода, образованием нитридов и карбонитридов, служащих центрами графитизации, измельчающими структуру, что

1680794 способствует измельчению структуры, повышению,ударной вязкости и ударно-усталостной прочности. Положительное влияние на ковкий чугун начинает сказываться с концентрациями 0,012 мас. при 5 которой ударно-усталостная прочность достигает требуемых значений. При концентрации азота более 0,06 мас, повышается содержание неметаллических включений по границам зерен и снижаются характеристи- iO ки ударноусталостной прочности и упругопластических свойств.

При увеличении концентрации марганца более 0,9 мас. и висмута более 0,01 мас. возрастают остаточные напряжения 15 и бой отливок при выбивке, возрастает тормозящее влияние на графитизацию и снижается сопротивляемость ковкого чугуна ударным нагрузкам и трещинам, что снижает ударно-усталостную прочность, При on- 20 тимальных их пределах упругопластические свойства имеют высокие значения, а при концентрации марганца менее 0,35 мас. u висмута менее 0,02 мас,o увеличиваются размеры графитных включений и углерода 25 отжига, что снижает механические и эксплуатационные свойства.

Содержание основных элементов 2,05—

2,6 мас. углерода и 0,83 — 1,6 мас. кремния принято из необходимости получения 30 структуры белого чугуна в отливках без наличия графитных включений, сокращения цикла термобработки и получения структуры ковкого чугуна с дисперсными включениями углерода отжига, способствующего 35 повышению упругопластических свойств.

При увеличении концентрации выше верхних пределов и ниже нижних пределов стабильность структуры, ударно-усталостной прочности и упруго-пластических свойств 40 снижается.

Содержание модифицирующих компонентов 0,02 — 0,03 мас. алюминия, 0,03—

0,10 мас. церия и 0,003 — 0,05 мас.% самария, принято от концентраций, с которых 45 начинает сказываться их модифицирующее влияние на структуру и свойства чугуна, и ограничено концентрациями, выше которых снижается фактор формы углерода отжига, повышается содержание неметаллических включений по границам зерен и снижаются ударноусталостные свойства.

В табл,1 приведены химические составы чугунов, В табл.2 приведены результаты испытаний ковких чугунов известного и предлагаемого составОв.

Испытания на ударную вязкость проведены на образцах 10х10х55 мм типа 8 по

ГОСТ 9454-78, а исследования прочностных свойств и структуры проводили на 16-миллиметровых стандартных образцах в соответствии с требованиями ГОСТ 3443-87 и

ГОСТ 1497-85, Как видно из табл.2, предлагаемый ковкий чугун обеспечивает по сравнению с известным более высокие упругопластические свойства и ударноусталостную долговечность.

Чугун предлагаемого состава плавят в индукционных печах по аналогичной технологии с дополнительным введением в литейные ковши азотированных ферромарганца, ферробора и ферроникеля и висмута. Заливку модифицированного сплава производят при 1340 — 13700С. Термическую обработку осуществляют по известному режиму.

Как следует из табл.1 и 2, дополнительный ввод s состав чугуна самария позволяет повысить ударноусталостную прочность в

1,06 — 1,15 раза и эксплуатационную стойкость в 1,17 — 1,27 раза.

Формула изобретения

Ковкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, алюминий, церий, Никель, бор, азот. висмут, ижелезо,отл ича ющи и с я тем, что, с целью повышения ударноусталостной прочности и эксплуатационной стойкости, он дополнительно содержит самарий при следующем соотношении компонентов, мас. : углерод 2 05 — 2,6; кремний

0,83 — 1,6; марганец 0,35 — 0,9; алюминий

0,02 — 0,03; церий 0,03,— 0,10; никель 0,21—

0,54; бор 0,002 — 0,01; азот 0,012 — 0,06; висмут.0,002 — 0,01; самарий 0,003 — 0,05„ железо остальное, 1680794

Таблица I

Хнмнчесвнй состав, нас.Х вЂ” — — — — — т-" — "— г — — — г —— глерол Времнмй Нартанец Самарн Бор. Цернй Азот Алнмнннй Невель ) Висмут j делезо ь

2>67

Невесте>а1

1 ° 2

0,3

0 05

0,03

0,15

0,01 Оста>юное

Нреапагаень41

2>05

2,3

0,83

0,35

0,03 0,012 0,02

1,4

0,8 е

0 05

0,1

0>03

0,025

0,030

2,6

l,6

0>9

0,06

П р н.н е ч а н н е. Нзвестньа1 чугун содерннт, 2: IIg 0,05; Ва 0,03; ннтрнды бора 0,01» Са 0,04.

Таблица 2

Показ ателн

Способ вестный

Предлагаемьй

2 3

Временное сопротивление при растяжении, МПа

691

721., 675

682

Относительное удлинение, Ж, 14,8

8,5

13,1

13,5

Ударная вязкость, Дж/см2

57,2

51

53,5

Предел выносливости при изгибе, MIIa

512

435

476

485

32,4

31,6

23,1

22,6

10 2 кгс/см

25 3

6,7

Усталостная прочность при вибрации, MIIa

490

476

465

390

38,1

43,6

41,3

40,5

2370

2310

2180

1866

Составитель Н. Косторной

Редактор М. Петрова Техред M.Mîðlåíòàë Корректор М. Шароши

Заказ 3287 Тираж 361 Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101

Сопротивление ударным нагрузкам при энергии удара, циклов:

8,4 кгс/см

Ударно-усталостная долговечность, тыс.цикл.

Эксплуатационная стойкость, цикл

0,003 0,002

0,015 0 0О6

0,05 0,01

28,6

21,4

0>21 . 0,002

032 0005

0,45 0,01