Высокопрочный чугун

Высокопрочный чугун

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марга5 ti (. V нец, медь, магний, церий к железо, отличающийся тем, чти, с целью повьпцения окалиностойкости при сохранении дитейных и механических свойств, он дополнительно содержит алюминий при следующем соотнощении ингредиентов, вес.%: з,2-з,е Углерод 2,3-,0 Кремний О,2-0,4 Марганец 0,03-0,07 Магний 0,2,5 Медь 0,01-0,05 Церий 0,5-О,9 Алюминий Остальное Железо §

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(50 С 22 С 37/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ. ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3317874/22-02 (22 ) 10.07.81 (46) 07.04.83. Бюл. ¹ 13 (72) С. Н. Леках, Л. Л. Счисленок и О. М. Миланович (71) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (53) 669. 13.018.2 (088.8) (56) 1. Патент ФРГ № 2806309, кл. С 22 С 37/00, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

l4 352592, кл. С 22 С 37/10, 1980. (54) (57) ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ЧУГУН, содеркащий углерод, кремний, марга(19) (11), ° нец, медь, магний, церий и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения окалиностойкости при сохранении литейных и механических свойств, он дополнительно содержит алюминий при следующем соотношении ингредиентов, вес.%:

Углерод 3,2- 3,6

Кремний 2,3-2,0

Марганец 0,2-0,4

Магний 0,03-0,07

Медь 0,2-0,5

Берий 0,01-0,05

Алюминий 0,5-0,9

Железо Остальное

1 10101

Изобретение относится к металлургии, а именно к cocraaaM высокопрочных чугунов, и может быть использовано при произвоцстве сложных разностенных отливок, облацаюших высокой и равномерной прочностью, пластичностью при уцовпегворигельной обрабатываемосги резанием.

Известны в литейном произвоцстве

Высокопрочные чугуны с шаровидным графитом, соцержашие углероц, кремний, 30 марганец, магний, мець и алюминий.

Указанные чугуны имеют сложный хими ческий состав, достаточную прочность в массивных сечениях отливок. Оцнако они

Be обеспечивают стабильности свойств о высокопрочного чугуна при более высоких концентрациях серы (св, 0,02%) и имеют высокую склонность к пленообразованию.

Известен высокопрочный чугун (1 j, содержаший ингрециенты в слецуюшем g0 соотношении, вес.%

Угле род 3, 2-3, 9

Кремний, 0,1-1,5

Марганец О, 1 -1,2

Магний 0,03-0,08 25

Мець 0,5-1,0

Алюминий 1,5-3,0

Железо Остальное

Данный чугун за счет содержания в нем магния обеспечивает получение 30 шаровидной формы графита при содержании

cepbI в исходном сплаве не более 0,02%.

При больших конпентрациях серы в исходном сплаве цля сфероицизации графи та требуется увеличение соцержания маг- „

35 ния цо 0,1%. При этом не достигаегся компактная форма графита.

Еопее высокая концентрация алюминия и меди приводит к пленообразованию в толстых сочетаниях отливок, а также снижению технологических свойств, в частности жицкотекучести. Содержание марганца в таких пределах приводит к появлению структурно-свобоцных карбидов, что, в свою очерэць, понижает пластичность, затруцняет обработку резанием. Пониженная концентрация кремния не обеспечивает получение отливок сечением до 10 мм без цемента. Все это приводит к получению нестабильных Ъ

СВОЙСТВ ОТЛИВОК, Наиболее близким к прецпагаемому по технической сушности и достигаемому ре- зультату является высокопрочный чугун(2 j слецуюшего химического состава, вес,%:

Углероц 2,8-3,2 .

К ремний 1,7-2, 4

Марганец О, 1-0,4

Мець О, 1-1,0

53 2

Берий 0,01-0,1

Магний 0,03-0, 15

Железо Остальное

Недостатком известного чугуна является низкая окалиностойкосгь, Денная цель цосгигаегся тем, что высокопрочный чугун, соцержаший углероц, кремний, марганец, мепь, магний, церий и железо, дополнительно соцержит алюминий при слецуюшем соотношении компонентов, вес.%:

Углерод 3,2-3, 6

Кремний 2, 3- 3,0

Марганец 0,2-0,4

Медь О, 2-0,5

Магний 0,03-0,07

Берий 0,01-0,05

Алюминий 0,5-0, 9

Железо Остальное

В качестве примеси чугун содержит, вес.%:

Фосфор цо 0,10

Сера цо 0,06

Магний обеспечивает получение шаровидного графита и высоких механических свойств. При соцержании мег&ия менее 0,03% в структуре наблюдаются включения ппасгинчатого вермикулярного графита. Baoq магния более 0,07% нерационален, гак как ухуцшается форма графита, увеличиваегся расхоц моцификагора и количесг»

BG вредных газовыцелений при плавке.

Берий в количествах 0,01«0,05% способствует получению правильной шаровицной формы графита в отливках при значительных колебаниях врецной примеси серы в исходном расппаве до 0,06%.

Ни-.кний предел соцержения церия (0,01%) обусловлен необхоцимосгью получения шаровицной формы графита в отливках.

Верхний прецел (0,05%) ограничен ввицу возможности протекания эффекта перемоцифицирования. Берий способствует также снижению пленообразованию в чугуне.

Для получения высокой ппас гичнос ги сплава содержание марганца в нем ограничено в прецепех 0,2-0,4%.

Увеличение концентрации кремния (2,3-3,0%) способсгвуег кристаллизации сплава по стабильной циаграмме состояния без структурно-свобоцных карбидов.

Нижний предел по кремнию (2,3%) установлен, исходя из требований исключения отбела в отливках. При содержании кремния более 3% ухудшается шаровицная форма графита и снижается пластичность сплава.

1 Известный 3,00 2,05 0,25 0,09 О,55 - 0,055

2 Прецлагае« мый

2,3 0,2 0 03 0,2 0,5 001

2,55 0,3 0,05 0,35 0,7 0,03

3,2

3,4

3,0 0,4

0,07 0,5 0,9 0,05

3>6

3 10101

Алюминий уменьшает образование цементита в структуре сплава. Концент рации алюминия менее О, 5% не обеспечи» вают получения высоки и стабильных, прочностных и пластических характеристик.

Верхний прецел по алюминию ограничен до 0,9%. Практика работы с алюминийсодержашими чугунами показывает, что при содержании алюминия 0 более 0,9% заметно ухуцшаются технологические свойства - жицкотекучесть, возрасгаег склонность расплава к пленообразованию, в результате чего использовать такой чугун при изготовлении тонко- 15 стенных отливок не прецставляется возможным, Благоприятное сочетание прочности и пластичности сплава цостигается пониженным содержанием меци в преде- щ лах or 0,2-0,5%.

Концентрация примесей серы цо 0,05% и фосфора цо 0,10% установлена, исхоця из необходимости обеспечения шаровид ной формы графита и получения более высоких и равномерных механических свойств в сложных разностенных отливках, Структура прецлагаемого чугуна имеет феррить-перлитную металлическую мат-щ рицу и компактные шаровидные включения

° графита.

Пример . Для получения высоко прочного чугуна выплавляют 3 состава

З предлагаемого сплава при нижнем, верхнем и среднем содержании компонентов, а также известный сплав при среднем со, цержании в нем компонентов. Плавки проводятся в 40-килограммовой инцук40 ционной печи с кислой. футеровЯой.

53 4

В качестве шихтовых материалов применяются." литейные чугуны, собственный возврат, ферросплавы магния, церия, алюминия. Соцержание примесей серы составляет 0,05%, фосфора - 0,10%.

После перегрева металла qo 1420 С о чугун модифицируется магнием, церием, медью и алюминием с помошью соотве1 ствуюших ферросплавов. Длл исслецования свойств заливается в сырую форму комплексная проба, включаюшая ступенчатую плиту с толшиной стенок от 5 до 40 мм и клиновые пробы, служашие для оценки склонности отливок пленообразованию и жидкотекучести.

В табл. 1 привецены химические свойства сплавов.

В табл. 2 приведены механические > свойства сплавов.

Как видно из табл. 2 предлагаемый сплав имеет более высокую жицкотекучесть, меньшую склонность к пленообразованию, обладает стабильной пластичностью при содержании серы в исходном расплаве.

Окалинообравование определяется по разнице масс образца цо и после выдержки при 900ОС 4 ч.

Технология приготовления прецлагаемого сплава может вклю ".-.-,ть приготовление расплава в дуговой электропечи с кислой фугеровкой, либо цуплекс-процессом вагранка — электропечь и послецуюшие модифицирование магнием, алюминием, мецью, церием.

Наиболее рациональными областями применения прецлагаемого сплава являются нагруженные детали тракторов и автомобилей.

Ожидаемый экономический эффект составляет 87 тыс. руб. о

Таблица 1

1010153

Таблица 2

1 Извес т ный

58,61 52

1,0

2 Предлагаемый: 32,82 62

29,57 65:) 5

3,5

25,47 60

П р и м е ч а н и е: В числителе графы "д" приведены колебания пластичности, в знаменателе - среднее значение.

Заказ 2413/14 Тираж 62 Попписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Составитель Г. Дупик

Редактор Л. Авраменко Техред О.Неце . Корректор М. немчик