Высокопрочный чугун

Высокопрочный чугун

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ I) g С 22 С 37/10

ВСЕСОУррм., з," ц

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с целью повышения гидроплотности и механических свойств, он дополнительно содержит бор, цирконий, гафний и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.7:

3 1-4,0

2,7-3,0

0 5-0,9

0,1-1,5

0,1-0,5

0,01-0,1

0,005-0,05

0,01-0,1

0,01-0,1

0,05-0,1

0,05-0,2

0,005-0,05

0,02-0,1

Остальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3732888/22-02 (22) 26.04.84 (46),23,04.86. Бюл. У 15 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-технологический институт угольного машиностроения (72) А.М.Дербасов, О.М.Романов, Е.В.Рожкова, Н.А.Выборнов, Н.А.Косторной, К.И.Базилевич, Э.Г.Шартнер и А.А.Поветин (53) 669.15-196 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 550453, кл. С 22 С 37/00, 1975.

Авторское свидетельство СССР

М 812851, кл. С 22 С 37/08, 1979. (54)(57) ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, хром, титан, магний, редкоземельные металлы, кальций и железо, отличающийся тем, что, Углерод

Кремний

Марганец

Медь

Хром

Титан

Магний

Редкоземельные. металлы

Кальций

Бор

Цирконий

Гафний

Апюминий

Железо

1225872

Цирконий-кремнийапюминиевая лигатура с другими металлами

Титан-гафнийкремниевый сплав

Ферробор

0,4-2,0!

0 05-0,25

0,1-0,2

Содержание компонентов, мас.

Чугун

С Bi Mn Cr Cu Ti, А1

Sn Zr Ni P

Предлагаемый нижнии уровень 3,1 2,7 0 5 0,1 0,1 0,01 0,02 Нет 0 05 Нет верхний уровень 4,0 3,0

0,9 0 5 1,5 0,1 0,1 Нет 0,2 Нет средний . уровень 3,55 2,85

0,7 0,3 0,8 0 05 0,06 Нет 0,12 Нет ниже нижнего уровня 3,0 2,6 выше

0,4 0,01 0,01 Нет Нет Нет 0,01 Нет верхнего уровня 4,2 3,2

12 07 20 02 02 Нет 01 Нет

Известный 3,0- 1,7- 0,29- 0,2- 0,32- 0,03- Нет 0,01- Нет 0,2- 0,013,82 2,64 0,7 0,4 0,5 0,1 .0,02 0 45 0,38

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке состава чугуна для отливок гидроаппаратуры, работающих в условиях повышенных гидравлических давлений.

Целью изобретения является повышение гидроплотности и механических свойств чугуна.

Пример. Выплавку чугуна известного и предложенного .составов осуществляют в индукционной печи. В качестве шихтовых материалов применяют углеродистый стальной лом, ферромарганец и ферросилиций, в качестве карбюризатора — коксовую мелочь. Легирующие элементы вводят следующим образом: цирконий, алюминий, кальций, титан, РЗМ вЂ” путем присадки лигатуры ЦрСА-40 в ковш при 1450 С, гафний — в виде комплексного сплава на основе титана, бор — в виде ферробо-. ра. Комплексные сплавы, содержащие дополнительно вводимые элементы, присаживают на зеркало металла в печь эа 5 мин до выпуска чугуна в ковш.

Для получения граничных пределов ,компонентов с учетом коэффициента усвоения циркония, алюминия, гафния и бора в чугуне расход лигатур (комплексных сплавов) следующий, мас. .:

Сущность изобретения заключается

1 в дополнительном вводе в состав чугуна бора, циркония, гафния и алюминия.

Оптимальным интервалом концент" рации циркония, при котором наблюдается снижение скорости процесса эвтектической кристаллизации и увеличение ее продолжительности, является 0,05-0,2 мас. . При содержании ниже 0,05 мас. (а также более

0,2 мас. ) наблюдается увеличение скорости процесса кристаллизации, приводящее к сокращению продолжительности кристаллизации, т.е. сокраще1

1225872

Удлинение

S, Х

ГидроплотПредел прочности бв кгс/мм

Эвтектическая кристаллизация ность кг/см

Са В >3M Hf Mg

С/с

0,01 0,05 0,01 0,005 0,005 96 5,5 660 90

0,5

97 6,0 800 110

0,35

0,1 0,1 0,1 0,05 0,5

0,05 0,07 0,05 0,025 0,25

0,4

98 6 5 980 100

65 4,5 590 75 0,55

Нет 0 01 Нет

0,6

0 12 — — 70 5 0 550 75

0,2 0,2

4,0- 550 60 0,75

5 0

0,01- Нет 0,01- 600 05 0 04 70

0,01- Нет

0 1 нию времени пребывания металла в жидкотвердом состоянии, в котором он способен заполнять полость литейной формы, и снижению литейных свойств (жидкотекучести).

Алюминий герметизирует матрицу, снижает газонасыщенность, повышает механические свойства и жидкотекучесть. При увеличении содержания алюминия свыше 0,1 мас.% наблюдается образование квазишаровидного графита, при содержании менее

0,02 мас,Ж вЂ” резкое снижение эффек- . тивности положительного воздействия на свойства чугуна.

Бор вводится для измельчения структуры металлической основы (первичного зерна аустенита), повышения. механических свойств и увеличения гидроплотности. При увеличении бора свыше 0,1 мас.Ж в чугуне появляется структурно свободный цементит, а отливки имеют поверхностный отбел. При концентрации бора ниже 0,05 мас.X размеры зерен первичного аустенита не изменяются, а следовательно, не наблюдается улучшения механических свойств чугуна.

Действие гафния аналогично .действию циркония. При совместном введении наблюдается усиление эффекта снижения скорости эвтектической кристаллизации. Кроме того, гафний, измельчая структуру, повышает механические свойства и гидроплотность чугуна.

Из полученного чугуна отливают образцы для определения механических

10 свойств, гидроплотности и проведения дифференциального термического анализа.

Химический состав исследованных чугунов и результаты проведенных ис15 пытаний даны в таблице.

Как видно из таблицы предлагаемый чугун значительно превосходит известный по механическим свойствам и гидроплотности, что достигается вследствие увеличения времени эвтектической кристаллизации при одновременном снижении ее скорости. Это обеспечивает получение более дисперсной структуры.

Экономическая эффективность от внедрения предлагаемого чугуна достигается за счет повышения надежности и гидравлических характеристик гидроаппаратуры.