Легированнный чугун

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) ЬЗ8О51

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13,08.75 (21) 2168232/01 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.12.7 6.Бюллетень № 45 (45) Дата опубликования описания 24.02.77 (51) Я. (.е

С 22 С 37/04

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий

В. Г. Горенко, В, М. Компаниченко, Д, Л, Каменев и Н. П. Пухальский (?2) Авторы изобретения (71) Заявитель

Институт проблем литья АН Украинской CCP (54) ЛЕГИРОВАННЫЙ ЧУГУН

Марганец До 0,8

Никель 0,1 — 2,б

Медь 0,1-1,5, Хром До 0,1

Ванадий 3,5 - 4,5, Магний До 0,05

Редкоземельные металлы до 0,03

Железо Остальное (2).

В качестве примесей чугун содержит до 0,1 вес.% серы,до 0,15 вес.% фосфора. Однако отмечаются низкие значения относительного удлинения н ударной виэ» кости. При использовании данного чугуна дпя изготовления тонкостенных (5-8 мм) отливок в микроструктуре металла наблюдается большое количество цементита, что снижает прочностные и пластические свойства чугуна. Попучение необходимых физико-механических свойств чугуна возможно топько после длительного отжига.

При етом наблюдается искажение геометрических размеров вследствие значительного коробления отливок.

Известен также легированный чугун следующего химического состава, вес.%:

3,8 — 4,5

35 -4,2 25

Изобретение относится к области металлургии и литейного производства, в частности к изысканию чугунов с повышенными упруго-пластическими свойствами.

Известен чугун следующего химического состава, вес.%:

Углерод 3,25-3,75

Кремний 2,0 -2,6

Марганец 0,2 -0,6

Никель 0,5 -1,5 10

Медь 0,1 -0,5

Железо Сстапьное f 13Чугун в качестве примесей может содержать до 0,02 вес.% серы до О, 16 вес.% фосфора и магния. 15

Известный чугун имеет прочностные свойства на низком уровне. Кроме того, высокое содержание марганца способствует получению низких пластических свойств и ударной вязкости, что недопустимо при 20 изготовлении тонкостенных отливок.

Известен чугун следующего химического состава вес.%:

Углерод

Кремний (53) УДК 669.13 784 782 74 24 3 28 2 7 892 72 1 794 1 — 018,2 (088.8) 538051

Угперод

Кремний

Марганец

Никепь

Медь

Хром

"1 оииб дон

A пюминпй

Магний

3,4 — 3,8

1 8

0,7 — 1,. 2

0,7 -1„8

0,2- 0,5

0,1.—,— 0, .

0,3 1,1

0,1-0,3

0,04-0,08

Редкозе IOIII IIile металлы 0,005-0,02

Железо Остальное Ы

Знач» feIlblloe содержание маргBBIlB, Ape м,. и молибдена позволяет получить перлит= ную микроструктуру в отпивках с толстым сечением. Низкое содержание в чугуне кремния и меди приводит к получению свободноструктурногo цемента в отливках с токовыми сечениями стенок. Однако от20 мечается низкое значение пластических свойств и ударной вязкости.

Дпя повышения пластических свойств и ударной вязкости предложен пегированчый чугун, содержаший углерод, кремний марганец, никель, медь, мопибден, магний, редкоземельные металлы, в кото„ -. ill äoïoIIкительно введен воньфрам и стронций IlpH

СПЕд" ЮШЕМ СООТНОн!ЕН1- .и EOÌÏOIIeIlTOB: eO % . эл

° М

Углерод,2 Ь

Кремний .,0 -3,2

Марг анец,05-0„35

Никель 0,5 -3,0

Медь 0,3 -2,5

М

Молибден 0,01 -0,3

Магний 0,015-0,06

Редкоземельные металлы О, 005-0,08

Вольфрам 0,01 -0,8 40

Стронций 0,01 -0,2

Железо Остальное

Содержание в ч тупе угперода и кремния на нижнем пределе нозможно при его использовании дпя изготовпения толсто- 45 стенных отливок в присутствии в чугуне на верхнем пределе меди и стронция и на. нижнем пределе молибдена и вопьфрама. Верхние пределы по содержанию углерода и кремния используются для чугунов, 50 применяемых дпя изготовления тонкостенных отливок, в микроструктуре которых жепатепьно иметь не менее 30% феррита.

Содержание марганца в чугуне данного состава не должно превышать 0,35%. При 65 большем его содержании чугун имеет удлинение не более 1,5% и низкую ударную вязкость, Нижний предел по марганцу определяется его содержанием в исходных шихтовых материалах. 60

Никель вводят в чугун для повышения упруго-пластических свойств. Его содержание больше 0,5% берется ввиду того, что при меньшем содержании повышение свойств незначительно. Содержание никеля больше 3% и ввод в чугун молибдена и вопьфрама в количествах, близких к верхнему пределу, в микроструктуре чугуна

: —;о:-:чается бейнитная структура, поэтому

-": жанне никеля ограничивается 3%.

;: едь вводят для повышения физико-механических свойств чугуна и является час;"ичным заменителем никеля. Содержание меди меньше 0,3% мало влияет на микроструктуру и свойства металла, а ее ввод больше 2, 5% экономически нецелесообразен.

Молибден и вольфрам вводят дпя повышения прочностных свойств чугуна в питом и термообработанном состоянии. Нижний продел по содержанию молибдена выбирается в случае использования в составе чугуна пикеля,,меди и вольфрама на верхнем пределе, а верхний предел определяется экономической эффективностью его использования. Вольфрам на нижнем пределе применяется при использовании в чугуне молибдена и никеля на верхнем пределе. В

То же время максимальное содержание вольфрама используется при минимальном количестве в чугуне молибдена.

Стронций в состав чугуна вводят как сильный модификатор и дпя ликвидации получения структурносвободного цементита в микроструктуре чугуна в тонких сечениях отливок. Стронций на нижнем пределе используется при содержании в чугуне угперода и кремния на верхнем пределе и при использовании чугуна дпя изготовления толстостенных отливок. Верхний предел по содержанию стронция используется при изготовлении тонкостенных отливок. Содержание магн я и редкоземеш ных металлов зависит от остаточного содержания в чугуне серы и стронция. Нижний предел по содержанию магния возможен при максимальном содержании в чугуне редкоземельных металлов. Максимальное содержание редкоземельных металлов возможно при минимальном содержании магния.

Содержание серы и фосфора минимальное.

Их количество определяется составом исходных шихтовых материалов и равно: сера

0,005-0,03 вес.%; фосфор 0,01-0,1 вес.%.

Химический состав и механические свойства известных чугунов (1 — Sl,a также предложенного чугуна приведены в табл. 1.

538051

Режим термообработки: нагревают до

760-780 С, выдерживают 8-10 часф о затем охлаждают со скоростью 20 С/час до 620 С и выдерживают при этой тем5 пературе 3-4 час.

В табл. 2 приведены физико-механические свойства чугуна в литом состоинии.

В табл. 3 приведены физико-механические свойства B термообработанном состоинии.

Таблица 1.

3,82

3;72

2,54

3,56

3,74

4,02

2,84

2,68

2,36

2,86

0,52

0,27

0,21

0,84

0,43

4,83

1,96

1,45

1,34

1,41

1,26

0,56

0,34

0,84

0,23

0,23

0,24

0,08

0,87

3,6

0,28

0,08

0,59

0,23

0,12

0,06

0,06

0,05

0,05

0,05

0,02

0,02

0,08

0,05

0,04

0,03

РЗМ

0,014

0,03

0,04

0,04

0,02

0,06

Сера

0;02

Фосфор

Железо

0,07

0,06

0,07

Остальное Остальное Остальное

Углерод

Кремний

Марганец

Никель

Медь

Алюминий

Молибден

Ванадий

Хром

Вольфрам

Стронций

Магний

Остальное Остальное

538051

Таблица2.

Показатели известный предложенный

Предел прочности, кг/мм

54-59 51-54 50-52

53-59 58-63

Предел текучести, кг/мм

41-45 45-5 1

42-46 4043 40-42

Относительное удлинение, %

1,5-3,2 2,5-3, 8 3, 0-4, 0

3,0-4,5 4,2-4,8

Ударная вязкость, кгм/см

1,8-3, 1 2,2-3,4 2,5-3,6

3, 0-4, 3 3,6-5, 1

Т а б л и ц а 3.

Чугун

Показатели предложенный известный

Предел прочности, кг/мм 2

46-52 52-56

46-52 45-50 42-45

Предел текучести, кг/мм

37-40 40-44

38-40 35-38

Относительное удлинение, %

8 - 15 8 — 17

7,5-9,0 4,0-8,0 8 — 12

Ударная вязкость, кгм/см

5-7,0 6-1 0,0

2,5-4,5 2,5-5,0 4,0-6,0

Как видно из данных таблиц относитель- у ное удлинение и ударная вязкость у предложенного чугуна выше, чем у известных как в питом, так и в термообработанном состояниях. Это можно объяснить получением в микроструктуре óaà более мелкого и равномерно расроложенного в ноле шлифа шаровидного графита, улучшением его формы и получением мелкозернистой первичной структуры металлической матрицы, благодаря вводу в состав чугуна строн ция и вольфрама.

538051

0,01 5-0,06

Составитель Г, Йудик

Редактор О. Филиппова Техред О. Луговая Корректор Н, Бугакова

Заказ 5 67 8/1 6 Тираж 759 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Легированный чугун, содержащий углерод, кремний,марганец, никель, медь, молибден, магний, редкоземельные металлы 5 и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения пластических свойств и ударной вязкости он дополнительно содержит вольфрам и стронций при следуюшем соотношении компонентов, вес. % 10

Углерод 3,2 — 4,5

Кремний 2,0 — 3,2

Марганец 0,05- 0,35

Никель 05-30

Медь 0,3- 2,5 15

Молибден 0,01- 0,3

Магний

Редкоземельные металлы 0,005-0,08

Вольфрам 0,01 -0,8

Стронций 0,01 -0,2

Железо Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент ФРГ ¹1213621,,МКл.

40в 37/04, 31.03.63.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 322394, МКл. С 22 С 37/ 00, 30.11.71.

3, Авторское свидетельство СССР № 377393, МКл. С 22 С 37/00

17. 04.7 3.