Чугун с шаровидным графитом
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБВЕТЕ Н ИЯ
К .АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советскнк
Социапнстнческна
Республик
»»945219
* ( е аа ". (6! ) Дополнительное к авт. свкд-ву (22) Заявлено 13.10.80 (2! ) 2990528/22 02 с присоединением заявки № (23) Приоритет, (51) М. Кл.
С 22 С 37/10
3Ъеударстееннь В каннтет
СССР ао делает нзо4ретеннй н аткрытнй
Опубликовано . 23.07.82. Бюллетень № 27 (5З) УД1 669.13— 018.2 (088.8) Дата опубликования описания 23.07.82 н (72) Авторы изобретения
М. И. Карпенко, р. Н. Анамовнч, В. fjÄÃàð× íêî; —И. И. Карпенко и Ф. И. Титко
1
;а а ! а (7!) Заявитель Производственное объединение "Гомсельмаш" им. 60-летия
Великого Октября (54) ЧУГУН С ШАРОВИДНЫМ ГРАФИТОМ
Изобретение относится к металлургии, в частности к получению легированного чугуна с шаровидным графитом, используемого для изготовления конструкций, работающих в условиях тепловых ударов.
Известен чутун (!1 с шаровидным графитом следующего состава, вес.%:
Углерод 3 — 4
Кремний 1,5 — 2,5
Марганец 0,3 — 1,2
Хром 2 — 3
Алюминий 0,8-1,8
Титан 0,05 — 0,25
Кальций 0,05 — 0,1
Редкоземельные металлы 0 05 — 0,1
Азот 0 05 — 0,2
Медь 0,5-2,0
Бор 0 005 — 0 01
Железо Остальное
Известный чугун обладает пониженными . значениями термической стойкости и окалиностойкости в воздушной среде при нагреве до
800 С.
Известен чугун (2), содержащий, вес.%:
Углерод 2,8 — 3,8
Кремний 0,2 — 0,8
Марганец 0,1-0,6
Хром 0,01 — 0,6
Алюминий 0,1-0,9
Редкоземельные металлы 0,005 — 0,1
Стронций 0,001 — 0,1
Литий 0,001 — 0,1
Железо Остальное
Недостатком данного чугуна является низкая термо- и окалиностойкость.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является чугун, содержащий, вес.%:
Углерод 2,72 — 3,50
Кремний 1,08 — 2,45
Никель 8,17 — 10,90
Марганец 6,1 — 8,65
Медь 2,31 — 3,92
Алюминий 1,81 — 3,79
Литий 0 04 — 0,09
Кальций 0,01 — 0,10
945219
Магний 0,002 — 0,085
РЗМ 0,01 — 0,10
Железо Остальное
Этот чугун в питом состоянии имеет ферритную металлическую основу и следующие механические свойства: временное сопротивление 45,6 — 47,0 кгс/мм, относительное удлинение 14,8-17„3% и твердость 149 — 159 НВ (3) .
Недостатком чугуна с шаровидными графитами является низкая термическая стойкость. >в
Отмечается также недостаточная окалиностойкость в воздушной среде при нагреве до 650—
800 С.
Цель изобретения — повышение термической стойкости н окалиностойкости чугуна. 15
Цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, никель, марганец, медь,, алюминий, литий, кальций, магний, редкоземель ные металлы и железо, дополнительно содержит титан, бор и азот при следующем соотношении щ компонентов, вес.%:
Углерод 2,5 — 3,3
Кремний 1,1 2,5
Никель 8,1 — 10,9
Марганец 6,3 — 8,1 2з
Медь 2,5 — 4,1
Алюминий 1,3-2,9
Литий 0,03 — 0,07
Кальций 0 01 — 0,05
Магний зо
Таблица 1
Содержание углерода (остальное — железо), вес.%
Соста
1 к ль- РЗМ маг- бора ле- кремда ния марганца ике лития тита азота я
Известный
2,4 3,2 0,07 — 0,1 0,1 0,03
3,5
2„4
8,03 9,1
Предлагаемый
8,1 8,1 2,5 1,3 0,03 0,3 0,01 0,02 0,03 0 01 0,01
3,3
72 95
3,3 2,1 . 0,06 0,8 0,03 0,03 0,04 0,03 0,04
2,9
2,0
6,3 10,9 4,1 2,9
2,5
2,5
П р и м е ч а н и е. Чугун известного состава дополнительно содержит 0,01 sec.% серы и 0,05 вес.% фосфора.
1 испытаний и технологических исследований.
Термическую стойкость определяют по количеству циклов нагрева чугуна до 800 С и охлаж55 дения в воде до появления трещины. Критерием оценки окалиностойкости служит привес образцов диаметром 15+0,1 мм и длиной 15+
0,1 мм за 100 ч испытания при 650 и 800 С, Предлагаемый чугун имеет следующие механические свойства.
Временное сопротивление, кГс/мм2 54,2 — 57,4
Относительное удлинение, % 16,7-17,8
Для проведения испытания отливают технологические пробы и образцы для механических
Редкоземельные металлы 0,02-0,05
Титан 0,8-1,5
Бор 0,,01 — 0,05
Азот 0,01-0 05
Железо Остальное
Титан и бор: образуют с углеродом стойкие карбиды и ингриды, которые равномерно распределяются по телу зерна, что способствует стабилизации структуры при эксплуатации в условиях повышения температур. Дальнейшее увеличение содержания титана, азота и бора приводит к интенсивному увеличению графити, зации и снижению качества чугуна в отливках.
При меньших содержаниях титана, бора и азота не наблюдается увеличения эксплуатационных свойств чугуна при повышенных температурах.
Пример. В индукционной электрической печи с тиглем емкостью 250 кг проводят плавки известного и предлагаемого чугунов с использованием в качестве шихты литейных и передепьных чугунов, полуфабрикатного никеля, меди, алюминия, сурьмы и комплексных ферросплавов. Температура перегрева металла
1485 — 1500 С, а температура заливки его в ,сухие жидкостекольные литейные формы 13801400 С.
Химический состав известного и предлагаемого чугунов приведен в табл. 1.
0,07 1,5 0,05 0;05 0,05 0,05 0 05
945219 4
Полученные данные по окалиностойкостн чугуна в атмосфере воздуха при 650 и 800ЮС, - термической стойкости приведены в табл. 2.! !
Таблица 2
Качественные характеристики известный
2 ) 1 3 предлагаемый
Термическая стойкость (нагрев 800 С„ охлаждение в воде), циклов
281
276
242
176
Термическая стойкость . (нагрев 1000 С, охлаждение иа воздухе), циклов
146
380
846
284
210
158
0,6
0,9
2,3
4,8
1,4
2,1
5,6
12,3
Испытания показывают, что динамическая прочность предлагаемого чугуна в 2 — 3 раза выше, чем у известных, а эксплуатационная стойкость его при эксплуатации в условиях З5 тепловых ударов по сравнению с известными в2 — 4 раза.
Более высокий уровень комплекса эксплуатации свойств предлагаемого чутуна позволяет повысить надежность литых изделий, работающих в условиях тепловых ударов. Экономический эффект от использования чугуна составит более 120 тыс. руб.
0,02 — 0,05
0,3 -1,5
0,01 — 0 05
0„01 — 0 05
Остальное
4$!
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР М 773120, кл. С 22 С 37/10, 1978.
2. Авторское свидетельство СССР Р 619537, кл. С 22 С 37/10, 1978.
3. Авторское свидетельство СССР N 679637, кл. С 22 С 37/10, 1979. чугун с шаровидным графитом, содержащий углерод, кремний, никель, марганец, медь, алюминий, литий, кальций, магний, редкоземельные 30 металлы и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения термо- н окалиностойкости, он дополнительно содержит титан, бор и азот при следующем соотношении компонентов, вес.%: М
ВНИИПИ Заказ 5265/36 Тираж 660 Подписное
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
5 отнесенный к 1 м поверхности образца (в г/м ) и скорость окалинообраэования (s
r/M2, ч).
Окалиностойкость (привес при 1000 С), г/м . ч 42,1
Окалиностойкость (привес при 120ФС эа 100 ч), г/мз ч 93
Формула изобретения
Углерод
Кремний
Никель
Марганец
Медь
Алюминий
Литий
Кальций
Магний
Редкоземельные металлы
Титан
Бор
Азот
Железо
2,5 — 3,3
1,1 — 2,5
8,1 — 10,9
6,3-8,1
2,5 — 4,1
1,3-2,9
0,03 — 0,07
0,01-О,О5
0,03 — 0 05
