Чугун
Иллюстрации
Реферат
ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, магний. кальций, медь, редкоземельные металлы , барий и железо, отличающийся тем, что, с целью стабилизации механических свойств по сечению отливки, он содержит компоненты при .следующем соотношении, вес.%: Углерод 3,2 - 3,6 Кремний 2,55-3,7 0,45-0,9 Марганец 0,01-0,2 Никель Магний 0,02-0,07 Кальций 0,005-0,05 Медь 0,05-0,25 Редкоземельные 0,06-0,1 металлы 0,005-0,02 Барий Железо Остальное (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
9(Я) С 22 С 37/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ
0,06-0,1
0,005-0,02
Остальное
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3332926/22-02 (22) 26.08.81 (46) 30.04.83, Бюл. 9 16 (72) Д.Н.Худокормов, С.Н.Леках, Н.И.Бестужев, Я.И.Гельбштейн,А.О.ГорСт, В.С.Проскурин и А.И.Козлов (71) Белорусский ордена Трудового
Красного Знамени политехнический институт и Павлодарский ордена
Трудового Красного Знамени тракторный завод им. В.H.Ëåíèíà (53) 669.13.018.2 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
М 473764, кл. С 22 С 37/00, 1974.
2. Авторское свидетельство СССР
Р 434126, кл. С 22 С 37/00, 1972. (54)(57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, магний, „„SU„„1 1 5 А кальций, медь, редкоземельные металлы, барий.и железо, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью стабилизации механических свойств по сечению отливки, он содержит компоненты при следующем соотношении, вес.Ъ:
Углерод 3,2 — 3,6
Кремний 2,55-3,7
Марганец . 0,45-0,9
Никель 0,01-0,2
Магний 0 02=0 07
Кальций 0,005-0,05
Медь 0,05-0,25
Редкоземельные металлы
Барий
Железо
1014957
20
Цель изобретения — стабилизация 4 механических свойств по сечению отливки
Данная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремйий, марганец, никель, магний, кальций, медь, редкоземельные металлы, барий и железо, содержит компоненты при следующем соотношении, вес.%:
Углерод 3,2-3,6
Кремний 2,55-3,7
Марганец 0,45-0,9
Никель 0,01-0,2
Магний 0,02-0,07
Кальций 0,005-0,05
Медь 0,05"0,25
Редкоземельные 60 металлы 0,06-0,1
Барий 0,005-0,02
Железо Остальное
В качестве примесей предлагаемый чугун может содержать: фосфор до, 65
Изобретение относится к металлургии, конкретнее к изысканию высокопрочных чугунов, и может быть использовано при производстве ответственных разнастенных отливок, обладающих высокой прочностью и удовлетворительной пластичностью при хорошей обрабатываемости резанием.
Известен чугун t 1 следующего химического состава, вес.%:
Углерод 2 — 4,5
Кремний 1,5-3,8
Марганец .0,1-1,5
Хром 0,01-0,15 Никель 0,01-1,5
Магний 0,01-0,09
Кальций 0,01-0,09
Барий 0,001-0,08
Редкоземельные металлы 0,001-0,15
Алюминий 0,01-5,0
Железо Остальное
Недостатком известного чугуна является низкая стабильность механических свойств по сечению отливки.
Наиболее близким к предлагаемому. по технической сущности и достигаемому результату является чугун (2) следующего химического состава, . вес.%:
Углерод 3,2-3,8 30
Кремний 2,55-3,2
Марганец 0,01-0,4
Магний 0,005-0,08
Кальций 0,005-0,05
Редкоземельные металлы 0 005-0,05
Никель 0,3-0,6
Медь О, 3-0,6
Барий О, 001-0, 03
Хром 0,01-0,06
Железо Остальное 40
Недостатком известного чугуна является нестабильность механических свойств по сечению отливок.
0,1, серу до 0,08 и хром до 0,1 вес.%.
Пример. Чугун выплавляют в
50 кг индукционной печи с кислой футеровкой и после расплавления перегревают до 1380 С. В качестве шихтовых материалов применяют литей. ный чугун ЛКЗ,стальной лом, ферросплавы, медь, никель. После перегрева чугун доводят по химическому составу расплава в печи соответствующими ферросплавами. Также проводят предварительную ковшевую обработку расплава смесью ферроцерия и ферросиликобария, последующую сфероиэдизирующую обработку расплава лигатурой типа ЖКМ в литейной форме .
Затем отливают плиты толщиной 30 мм иэ которых вырезают стандартные образцы на механические испытания.
В таблице приведен химсостав и механические свойства предлагаемого чугуна в сравнении с известным при различном содержании в них серы.
Магний обеспечивает получение шаровидного графита и высоких механических свойств ° При содержании магния менее 0,02% в структуре наблюдаются включения пластинчатого и вермикулярного графита даже в низкосернис"том чугуне (0,01-0,02% серы). Введение магния более 0,07% нерационально, так как ухудшается форма графита, возрастает склонность к отбелу (эффект перемодифицирования ), увеличивается расход модификатора. Введение в состав сплава РЗМ цериевой группы в количествах 0,06
0,1% способствует получению правильной шаровидной формы графита и стабилизация механических свойств чугуна в разностенных отливках. Особенно сказывается стабилизация свойств чугуна редкоземельными элементами при значительных колебаниях вредной примеси серы в исходном расплаве до
0,08%. Нижний предел содержания РЗМ (0,06%) обусловлен необходимостью глубокой степени раскисления и частичной десульфурации, что способствует получению шаровидной формы графита в отливках. Верхний предел
;(0,1%) ограничен возрастанием склонI ности чугуна к отбелу при содержа нии РЗМ в сплаве выше 0,1%.
Для получения высокой прочности сплава (компенсация снижения кон— центрации Си и Ni по сравнению с известным составом) при достаточной пластичности..содержание марганца в нем составляет от 0,45 до 0,9%.
Нижний предел содержания марганца обуславливается необходимостью получения достаточной прочности. Верхний предел (0,9% Мп ) ограничен возрастанием склонности чугуна к отбелу и снижением пластичности.
1014957
Концентрация кремния (2,5-3,5%) способствует кристаллизации сплава по стабильной диаграмме состояния без структурно-свободных карбидов.
Нижний предел по кремнию (2,5%) установлен исходя иэ требования исключения отбела в отливках. Выше верхнего предела (3,5%) кремний несколько ухудшает шаровидную форму графита и снижает пластические свойства сплава.
Углерод в пределах 3,2-3,6% обеспечивает хорошие литейные и механические свойства. Нижний предел углерода 3,2% обуславливается необходимостью исключения структурно-свободных карбидов в сплаве. Увеличение концентрации углерода свыше
3,63 ухудшает форму включений графита. Таким образом, концентрация углерода 3,2-3,6% является оптимальной.
Содержание кальция (0,005-0,05%) в сплаве способствует улучшению формы шаровидного графита и повышению степени чистоты расплава по примесям.
Оптимальное сочетание повышенной прочности и пластичности высокопрочного чугуна достигается легированием его медью в пределах от 0 05 до 0,25% и никелем — 0,01-0,2. Причем для увеличения прочности медь и никель следует выбирать на верхних пределах, а для улучшения пластических свойств сплава данные компоненты следует выбирать на нижнем и среднем пределах. Таким образом, варьированием в составе чугуна концентраций меди и никеля можно получать спектр механических свойств.
Содержание бария в сплаве в концентрациях 0,005-0,02 способствует кристаллизации чугуна по стабильной диаграмме без структурно-свободного цементита. Превышение дан15 ного предела содержания бария неэкономично, ввиду низкого прироста эффективнос". л его действия.
Концентрация вредных примесей в количествах серы до 0,08 и фосей фора до 0,1% установлены исходя из необходимости обеспечения шаро-. видной формы графита и получения высоких и равномерных механических свойств в сложных разностенных отg5 ливках при ваграночной плавке чугуна.
Структура предлагаемого чугуна имеет ферритно-перлитную металлическую матрицу и компактные шаро30 видйые включения графита.
1014957 с х (d
Х
333 х
Ц н о
d3
Р3 .
1-( о
lg о ((3 о х х
I
Ф ф!
lA ч о с Ю
lA
Ю
Ю с о
lA (-( (D с о
I !
I Ф
1 аа
I — ((Ъ (.с
Ю с (D ((Ъ
C( о с
lA
%-(Ю с о (Ч
Ю с о (Ч
Ю с
Ю (33
Ю с о
Г Ъ
Ю с о (О о с о (Ъ о с ь
g I
1 И 1
1 33(! . ( (-(с
d(3 с о
iA с3 с о
lA (Ч с
Ю ((Ъ
%-(с
Ю (A (D с
lA (Ч с о
%-4 с (D
lA (D с о
3(3 с о (Ч (Ч
Ю с
Ю ((Ъ
Ю о, с
N гЧ
Ю с о (A
Ю о с о
Ж
Ю с
Ю сй о с ь
1 е 1 (1
lA о с о (с3 о с
Ю г (D с
ОЪ
Ю с о (Ч (D с
Ю ((Ъ о с (D! » (D с
lA
Ю с
Ю (Ч
X (D
lA
Ю с ь (-(Ю (D
x3 с
Ю (Ч с (D
%-(с о (с(с о (-(с о ((Ъ Ф с (D ((Ъ Ф с о (3Ъ с
C) Г» с
Ю (Ч с
Ch с о (с с о (Ч с
Ю (Л
lA с (Ч (X (»Ъ (Ч с
РЪ! с с
Yl (-1 с
РЪ (Ч с (сЪ
Ю с
° 34 с (сЪ (A с
РЪ
П3 с
Г Ъ
1 х ае
Ф х
m x
Ц
9 Х а х и х
Ц
Ф х ах и х
Ц
I ах
v x !
I х
0 х
9 Х д х
K х х х х х
I !
3I 33; х х х х
I н о
Ф
dI 3d ((3 Я х х
1 !(1 V
1 9
1 Х
1Х Х
3 и (d а с ф а „о
1 9 °
ЦФО охФ
И Х. ((3
dO (D с
D (Ч
Ю с о
91 z+ (d
Х1,,O 1 о
1 9 1 ) и ОЪ
Е х
1 O
1 Ф I
1 dI I
3 1
1Ч (d 1 х
> 1
I и 1
I >,!и
I d 1
1 1
1 l0 1 — (d I
I 1(I ! I
3 С
I VI
1 I
3d 1
1 g
М
9 1 ! (.(Ъ
X а!х
ХМХФ
1 хахх
РЗФЦ I Ì . 1 О 3 Х 9 3(3 Э а
r аохао1-ах
1 9 Х и Н 1И Х с ((Ъ с (Ч, !
I
1 !
1 ! !
I ! ! ! ! !
1 !
I
I !
I ! !
1 !
I ! ! !
I !
I
I
I !
1 !
1 !
1 о
Ф х (d х
Е
К х х
9 (б х х
2 х
Ф
Е (d х
9 х х
2 х
Д 9 (О (d о х ((( ф
Х 9 х
2 х х К!
Ф Ф ца
ФО х 1 а
И 9 !
Ф 9
Ц !.(9 (d н х х Ф (Е о е х х
Р) ш х
Ф х ((3
Р(9
Е х
Ch
1014957
Составитель Э. Петренко
Редактор П.Макаревич Техред N.Tenep Корректор Е.Рошко !
Заказ 3139/24 Тираж 627 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раумская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
Иэ таблицы видно, что по мере увеличения в чугуне содержания серы, являющейся вредной примесью, стабильность механических свойств повышается, а их разброс по сечению отливки снижается. При этом прочность чугуна возрастает по сравнению с известным. Таким образом, предлагае мый чугун является более устойчивым к неизбежным колебаниям содержания в нем серы. Ожидаемый зкономический эффект составит 50 тыс.руб.в год.