Немагнитный чугун

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1 1> 949012 е(6l ) Дополнительное к авт. спид-ву— (51)М. Кл. (22)Заявлено 15.01.81 (21) 3234830/22-02

С 22 С 37/10 с присоединением заявки №

3Ъсудзрстминый комитет (23)Приоритетдо делам нзооретеиий и открытий

Опубликовано 07. 08. 82, Бюллетень № 29

Дата опубликования описания 10.08.82 (53) УДК 669. ,13 -018. 584 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.И. Лагута, В.Б. Лебедев, Б.ф. Яковенко, В.И. Мо о и С.A. Головин

: -- 1

1 Q ,а

Ворошиловградский машиностроитег ьйый:ийсй|у - " и Производственное объединение ",Вороищдоце1г радАепло зов (71) Заявители з" (54) НЕМАГНИТНЫ ЧУГУН

Изобретение относится к металлургии, в частности к изысканию легированных чугунов аустенитно-карбидного класса, которые используются в машиностроении в качестве материалов деталей, обладающих одновременно повышенными прочностью и твердостью при сохранении магнитной проницаемости в литом состоянии.

В ходе развития современной техники имеет место тенденция к расширению использования энергии магнитного поля в различных технологических процессах и оборудовании. Эффективность использования энергии магнитного поля в значительной мере зависит от магнитных характеристик материалов, применяемых для изготовления деталей машин и оборудования, работающих е зоне воздействия магнитного поля. В ряде случаев, по условиям эксплуатации, к материалам таких деталей предъявляют комплекс требований, согласно которого они должны

2 обладать повышенными прочностью и твердостью, а также, одновременно, быть немагнитными. Проблема получения экономичных материалов, сочетающих в себе указанные свойства, приобретает остроту и актуальность.

Известные немагнитные стати, имеющие хорошие прочностные характеристики и низкую магнитную проницаемость, не обладают достаточно высоким уровнем твердости. Поэтому для повышения твердости этих сталей применяют: легирование их дорогостоящими и дефицитными элементами (Ч,И, Zr, Mo и др.), трудоемкую и дорогую химико-термическую обработку (азотирование, борирование), трудоемкое и длительное искусственное старение, термо-деформационную обработку и т.д. Кроме того, немагнитные стали обладают и довольно но низкими литейно-технологическими свойствами. Ряд известных белых чугунов, имеющих повышенные прочность и твердость, не обладает требуемым уровИзвестный чугун имеет твердость

НВ 170-201, магнитную проницаемость

1,2-2,0 гс/Э.

Извест H также немагнитный чугун 2 ) следующего химического состава, вес.

Углерод 2,5-3,5

Кремний 0,1-0,7

Марганец 8-12

Медь 2-3, 5

Алюминий 2,5-4,5

Железо Остальное

Данный чугун в литом состоянии имеет следующие свойства:

Предел прочности на разрыв, кг/мм о

2 -35

Предел прочности на изгиб, кгс/мм о0-75

Стрела прогиба, мм 4-7

Ударная вязкость, кгс м/смп- 0,6-1,0

Твердость НВ 180-250

Магнитная проницаемость, гс/Э 0,6-1,0

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату HBJlRe TcR немаг нитный чугун j3 ) следующего химического состава, вес.2:

Углерод 2,5-3, 5

Кремний 0,1 — 0,5

Марганец 9,0-13,0

Никель 2,0-4,0

Медь 3,5-4,5

Алюми ни и 3,5-4,5

Железо Остальное

Чугун в качестве примесей содержит фосфор 0,05-0,2, - и серу 0,01-0,14, Этот чугун имеег спедующие свойства:

Предел прочности при растяжении, кг/мм 35-45 зо

4о

3 91901 нем маг нитных свойств и, в первую очередь, низкой магнитной проницаемостью.

Известные немагнитные чугуны аустенитного класса при хорошем уровне lip() l ностных характеристик и низкой магнитной проницаемости имеют недостаточно высокую твердость.

Известен немагнитный чугун (1) следующегоо химического состава, вес.".

Углерод 2,2-3,8 1о

Кремний 1,3-3,5

Марганец 5-9

Ни кель 0,1-22

Медь 0,1-3, 5

Фосфор 0,7 3

5 ъ

Железо Остальное

Предел г1рочносги при изгибе, кгс/MM 78-85

Стрела прогиба при расстоянии между опорами

300 мм, мм 6-12

Ударная вязкость, к -с .м/см 7.

Твердость HB .Пинейная усадка, i:

Ма гни тная проницаемость, гс/Э 1,05-1,2

Жидкотекучесть по спиральной пробе при температуре зали вки 13601380оС, мм 600-900

Указанный немагнитный чугун явля ется представителем легированных кон" струкционных чугунов аустенитного класса, к которым в первую очередь предъявляется требование низкой магнитной проницаемости, при хороших прочностных характеристиках и обрабатываемости резанием, Однако известный чугун характеризуется недостаточной прочностью при изгибе и пониженной твердостью. В результате, этот чугун не может быть эффективно использован в немагнитных узлах и конструкциях, работающих в условиях повышенных изгибающих нагру. зок, к которым предъявляют и требование повышенной твердости.

0,8-2,0

190-270

1,5-1,8

Цель изобретения — повышение прочности и твердости чугуна.

Поставленная цель достигается тем, что в чугуне, содержащем углерод, кремний, марганец, никель, медь и железо, компоненты взяты в следующем соотношении, вес. l:

Углерод 2,0-2.4

Кремний О, 1-1,0

Марганец 9,0-13, 0

Никель 2,0-4,0

Медь 3,5 >,5

Железо Остальное

Содержание серы и фосфора не долж но превышать 0,1Ф каждого, Чугун укаэанного состава имеет следующие свойства:

Предел прочности при изгибе, кгс/мм 90- 1.",, Стрела прогиба при расстоянии между опорами 300 мм, мм 7-12

Твердость НВ 280-360

9490

160-220

Таблица

Содержание элементов, вес. Ф

С Si Mn P S Ni Cu Fe

Смесь

2,0 0,1 9,0 0,05 0,01 2,0

2 2 0 6 11,0 0 08 0 04 3 0

2,4 1,0 13,0 0,10 0,10 4,0

Остальное

3,5

4,0

«11

«11»

Табли ц а

Физические свойства

1 1

Механические свойства

1 1

Смесь и, Kf c/HH HB

ЗОО ™

Предлагаемая

7,81

1,018

1,033

169

297 6

303 7

208

0,96

105

1,088

181

328 9

7,68

Известная

121

Магнитная проницаемость в поле

200 Э, гс/Э 1,02-1, 1

Коэрцитивная сила, Э 5

Остаточная намагниченность, гс 7,8-35

Жидкотекучесть по спиральной пробе при темпера- о туре заливки 13601380оС, мм 350- 500

Снижение содержания углерода до пределов 2,0-2,44 приводит к существенному повышению прочности и твер- 1З дости при сохранении им низкой магнитной проницаемости в литом состоянии. Это является следствием того, что понижение концентрации углерода до 2,0-2,4i приводит к подавлению процесса графитизации в предлагаемом чугуне при формировании его структуры, и она из аустенитно-графитной с небольшим количеством карбидов типа (FeMn)yC трансформируется в аусте-г нитно-карбидную. Принципиальное изменение структуры предлагаемого чугу12 6 на и ее фазового состава, в свою очередь, приводит к изменению уровней свойств чугуна по данному изобретению, в том числе, к повышению его прочности и твердости, при сохранении немагнитности.

Уровни прочности и твердости чугуна по данному изобретению (при пониженном содержании углерода 2,0+2,43) практически не изменяются при легировании его алюминием от 0 до 4,5ь.

Учитывая это, а также принимая во снимание, что алюминий сужает область существования аустенита в железо-углеродистых сплавах, алюминий из состава предлагаемого чугуна выведен.

Таким образом, главными отличительными признаками предлагаемого немагнитного чугуна от известного являются пониженные пределы содержания углерода, составляющие 2,0-2,43 и отсутствие в его составе алюминия.

Для получения чугуна приготовляют три смеси ингредиентов, химический состав которых представлен в табл. 1, а их механические и физические свойства - в табл. 2.

М 1ю, гс/Э Н ., Э 4 3((с1,, Гс

Формула изобретения

Состави тель Г. Дуди к

Редактор M. Бандура 1е- редЛ. Пекарь Корректор А. Гриценко

Гираж 660 Подпи сное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5702/7

Филиал ППП Патенг, г. Ужr овод, ул. Проектная, 4

7 9490

Как видно из табл. 2 предел прочности при изгибе предлагаемого чугуна на 20-35/ выше, а твердость — на

33-47<, чем у известного чугуна, при этом же уровне магнитной проницаемости. Повышенная прочность предлагаемого аустенитного чугуна позволяет снизить вес деталей за счет уменьшения рабочих сечений, что, в свою очередь, приводит к существенной (около 1О

15-25/) экономии металла. Кроме того, предлагаемый чугун может быть получен из самых дешевых шихтовых материалов: стальных лома и отходов (стружка, обрезь, высечка и т.д.), 15 низкокремнистых предельных чугунов, при этом, только за счет исключения алюминия, как цветного металла, из состава предложенного чугуна можно получить экономию 20-25 руб. на 1 т рв годного литья.

Плавку немагнитного чугуна по данному изобретению рекомендуется производить в индукционных печах. Этот чугун может быть получен следующим способом, Производят расплавление никеля и стали, затем, после науглероживания последней вводят ферромарra12 8 нец, и в конце плавки под зеркало жидкого металла - медь. Науглероживание стали производят любым из известных способов.

Немагнитный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, медь и железо, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения прочности и твердости, он содержит компоненты в следующем соотношении, вес, i, :

Углерод 2, 0-2,4

Кремний О, 1-1,0

Марганец 9-13

Ни кель 2,4

Медь 3, 5-4,5

Железо Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

NÃ 346375, кл. С 22 С 37/04, 1972, 2, Авторское свидетельство СССР

475412, кл. С 22 С 37/10, 1975.

3, Авторское свидетельство СССР

N 473765, кл. С 22 С 37/10, 1975.