Чугун с вермикулярным графитом

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 22 С 37/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4913327/02 (22) 20.02,91 (46) 07.09,92. Бюл, ¹ 33 (71) Днепропетровский металлургический институт (72) Е.B.Êîëoòèëî, Jl.Ô.ÁoêoB, Л,X,ÈBàíoBà и Н.Г.Мороз (56) Авторское свидетельство СССР

N 1520133, кл. С 22 С 37/10, 1989, Авторское свидетельство СССР

N 1569349, кл. С 22 С 37/06, 1990, (54) ЧУГУН С ВЕРМИКУЛЯРНЫМ ГРАФИТОМ

Изобретение относится к литейному производству, в частности к изысканию чугунов, применяемых для литья металлических литейных форм (кокилей).

Цель изобретения — повышение прочности и термостойкости при высоком уровне пластичности, При установлении необходимых соотношений компонентов исходили из следующего.

Углерод, Углерод является одним из основных элементов, определяющим количество и размеры графитных включений. При увеличении его содержаний свыше 3,6% повышается количество графита в чугуне и больше выделяется феррита, что приводит к снижению прочностных характеристик и износостойкости. Снижение содержания углерода ниже 3% приводит к понижению степени графитизации и снижению пластичности.

Кремний. В предлагаемых концентрациях кремний совместно с никелем уравновешивает действие карбидообразующих,. Ж„„1759941 А1 (57) Использование: чугун с вермикулярным графитом преимущественно для кокилей, обладающий повышенными прочностными свойствами и термостойкостью при высоких значениях пластичности. Сущность изобретения: чугун с вермикулярным графитом содержит, мас,%: С 3,0 — 3 6; Si ",6 — 2,8; Мп

0,4 — 0,6; Cr 0,15 — 0,3; Ni 0,6 — 1 2; А! 0,1 — 0,3; Ti

0,3 — 0,5; Си 0,1 — 0,3; РЗМ 0,104 — 0,165; Fe ост, Дополнительное легирование чугуна никелем, титаном и медью и модифицирование редкоземельными металлами позволяет повысить прочность и термостойкость чугуна.

1 табл. элементов. При содержаниях кремния менее 1.6% параметр графитизации низок и такой чугун обладает низкой прочностью и термостойкостью. Увеличение содержаний свыше рекомендуемого верхнего предела приводит к выделению большого количества графитных включений, что также снижает прочностные характеристики чугуна.

Марганец, В рекомендуемых пределах концентраций марганец повышает дисперсность перлита, что способствует повышению уровня прочностных свойств. При содержаниях менее 0,4% влияние марганца на увеличение дисперсности матрицы незначительно, а при содержаниях свыше

0,6% происходит снижение термостойкости за счет выделения карбидной фазы.

Хром. Предложенная концентрация хрома в комплексе с остальными легирующими компонентами обеспечивает достижение необходимого уровня прочностных свойств. При концентрации хрома менее

0,15% его влияние незначительно, а при увеличении ее свыше 0,3% в структуре вы1759941 деляется карбидная фаза, что приводит к снижению термостойкости сплава.

Алюминий. Содержание алюминия в рекомендованных пределах обеспечивает совместно с легирующим и модифицирующим комплексом увеличение термостойкости, При содержаниях алюминия менее 0 1, влияние его незначительно, а при содержаниях свыше 0,3 не наблюдается значительного повышения термостойкости.

Дополнительное модифицирование редкоземельными металлами, легирование медью, титаном и никелем позволяют стабильно получать чугуны перлитного класса с графитными включениями вермикулярной формы. котооые обладают комплексом свойств, достижение которого является целью изобретения. При содержаниях редкоземельных металлов менее 0,104, увеличивается количество графитных включений и они приобретают пластинчатую форму, что резко снижает прочностные характеристики чугуна. Увеличение же содержаний редкоземельных металлов свыше 0,165 приводит к образованию графитных включений шаровидной формы, что также не обеспечивает достижения поставленных целей, При содержаниях титана и меди в указанных пределах обеспечивается стабильное получение перлитной матрицы и значительное расширение зоны существования графитных включений вермикулярной формы, Снижение концентраций титана и меди ниже предлагаемых нижних пределов приводит к снижению прочности и сужению области существования графитных включений вермикулярной формы. Ввод титана и меди свыше верхних пределов не вызывает значительных увеличений показателей исследуемых свойств и не расширяет зону существования графитных включений вермикулярной формы.

В указанных пределах никель нейтрализует карбидообразующее действие хрома, повышает термостойкость чугуна. При концентрациях никеля менее 0,6 резко уменьшается количество графита, что вызывает снижение термостойкости. Увеличение содержаний выше 1,2 не приводит к значительным изменениям свойств, а сто5 имость чугуна увеличивается значительно.

Изобретение иллюстрируется примерами конкретного выполнения.

Чугун выплавляли в индукционной печи

МГП вЂ” 67. При достижении чугуном темпера10 туры 1400+5 С его выпускали в ковш с расчетным количеством лигатуры Ф СЗОРЗМЗО.

Далее при 1320 — 1340 С производили отливку кокилей, Чугун по прототипу выплавляли по той же технологии. Из опытных кокилей

15 вырезали темплеты, из которых изготавливали образцы для металлографического анализа и определения исследуемых свойств.

Мерой термостойкости была протяженность трещин на площади шлифа после 100

20 циклов — нагрев до 650 С и охлаждение в воде с температурой 20 С. Прочностные и пластические характеристики определяли по стандартным методикам. Химические составы чугунов и результаты испытаний при25 ведены в таблице.

Как видно из таблицы, поставленная цель достигнута, Так, прочность предлагаемого чугуна в сравнении с чугуном по авт.св, N 1569349 повысилась на 19, термо30 стойкость — на 27, при этом значение относительного удлинения также увеличилось на 34 .

Формула изобретения

Чугун с вермикулярным графитом, со35 держащий углерод, кремний, марганец, хром, алюминий и железо, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения прочности и термостойкости при высоком уровне пластичности, он дополнительно содержит редко40 земельные металлы, титан, медь и никель при следующем соотношении компонентов, мас. : углерод — 3,0 — 3,6; кремний — 1,6 — 2,8; марганец — 0,4 — 0,6; хром — 0,15 — 0,3; никель—

0,6 — 1,2; алюминий — 0,1 — 0,3; титан — 0,3 — 0,5;

45 медь — 0,1 — 0,3; редкоземельные металлы—

0,104-0,165;железо — остальное, 1759941

Продолжение таблицы

П р и м е ч а н и е. Плавки 1 — 3 отлиты из чугуна по прототипу, плавки 4 — 8 из чугуна по предложенному изобретению.

Составитель Л. Иванова

Техред М.Моргентал Корректор Е. Папп

Редактор

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

Заказ 3159 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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