Ковкий чугун

Ковкий чугун

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к ковким чугунам и может быть использовано для изготовления сложньрс тяжелонагруженных отливок, работающих в условиях низких температур. Цель изобретения - повьшение прочности и хладостойкости чугуна при снижении литейного брака и сокращении времени графитизирующего отжига. Ковкий чугун содержит, масД: .С 2,1-2,8; Si 1,1- 1,6; Мп 0,1-0,6 Сг 0,01-0,06; Си 0,05-0,3; Ni 0,05-0,3; Са 0,01-0,05; Mg 0,02-0,05; Се 0,01-0,04; Zr 0,001- 0,-01; Bi 0,0006-0,003: Fe остальное. Свойства чугуна: 8 563-586 МПа; порог хладноломкости (-95)-(-105) с), литейный брак 5,1-7,0%; цикл отжига 22-25 ч. 2 табл. с € (Л с № о: О 4 О О)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (ц 4 С 22 С 37/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СОИДЕТЕЛЬСТВУ i

И л .Фе

Ю

4ь

Ю

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3704405/22-02 (22) 23.02.84 (46) 30.09.86, Вюл, Ф 36. (71) Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт технологии автомобильной промышленности (72) M. П. Шебатинов, И. В. Красильников, П. П. Сбитнев и В. Е. Веселовский (53) 669.15-196(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 844637, кл. С 22 С 37/10, 1981.

Авторское свидетельство СССР

У 998561, кл. С 22 С 37/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР

l1 998564, кл. С 22 С 37/10, 1981.

Авторское свидетельство СССР

Ф 449103, кл. С 22 С 37/10, 1972.

„„SU„„1260406 A 1 (54) КОВКИЙ ЧУГУН (57) Изобретение относится к ковким чугунам и может быть использовано для изготовления сложных тяжелонагруженных отливок, работающих в условиях низких температур. Цель изобретения — повьппение прочности и хладостойкости чугуна при снижении литейного брака и сокращении времени графитизирующего отжига.Ковкий чугун содержит, мас.Ж: С 2,1-2,8; Si 1,1.1,6; На 0,1-0,61 Cr 0,01-0,06; Си

0,05-0,3; Ni 0,05-0,3; Са 0,01-0,05;

Mg 0,02-0,05; Се 0,01-0,04; Zr 0,0010;0l; Bi 0,0006-0,О03: Ре остальное.

Свойства чугуна: & 563-586 МПа; порог хладноломкостй (-95)-(-105) С), литейный брак 5,1«7,0X цикл отжига

22-25 ч. 2 табл.

1260406

Изобретение относится к металлургии, а именно к производству ферритных ковких чугунов, обладающих высо кими литейными и механическими свойствами, пригодных для изготовления деталей, способных работать при низких (до -80 С) температурах в условиях Крайнего Севера.

Цель изобретения — повьппение ударной вязкости и хладостойкости, Выплавку предлагаемого чугуна проводили в индукционной печи ИСТ 016 на шихте, состоящей из чушковых чугунов и стального лома.

В жидкий чугун вводили легирующие . элементы: медь„ никель и цирконий.

Расплав перегревали до 1500 С, выдерживали 10 мин и выпускали в раз

i ливочный ковш, куда перед заливкой вводили в виде механической смеси цирконий, висмут, магний и церий. Заливку в разовые формы производили при

1380-.1420 С. Литые образцы подвергали термической обработке — отжигу на феррит,. по следующему режиму: нагрев до 960 С в течение 10-12 ч, выдержка при этой температуре до полного распада цементита, охлаждение в течение àñà до 760 С и последующее медленное охлаждение в печи с 760 до 710 0 в течение 8 ч, дальнейшее охлаждение

4-6 ч.

Химический состав выплавляемых чугунов представлен в табп. 1, а их литейные и механические свойства в табл. 2.

При содержании углерода и кремния ниже нижних пределов уменьшается количество центров кристаллизации, т,е. происходит образование неблагоприятной первичной структуры белого чугуна, и ухудшается жидкотекучесть расплаваа.

Верхние пределы углерода и кремния выбраны с учетом предотвращения образования включений графита при первичной кристаллизации расплава и ускорения процесса формирования включений графита отжига. Содержание марганца в пределах

0,1-0,6% выбрано с учетом получения однородной ферритной структуры после графитизирующего отжига без остаточ-ного перлита. При этом нижний предел выбран на основе минимального содер-жания марганца в исходных шихтовых материалах, а верхний, исходя из того, что более высокое содержание данного элемента тормозит вторую стадию графитизации, уменьшает количество центров графитизации, способствуя перлитизации металлической основы, 5 что ведет к снижению пластичности чугуна.

Положительное влияние хрома на размер первичных зерен в ковком чугуне сказывается только при его содержании более 0,0l . При содержании хрома более 0,06 ., несмотря на присутствие в составе чугуна графитизирующих и модифицирующих элементов, он проявляет карбидообразующее действие, понижая пластичность и вязкость чугуна.

Медь способствует графитизации, говышает однородность структуры и вязкость чугуна. Содержание меди меньше нижнего предела практически не оказывает влияния на процесс кристаллизации расплава, а следовательно, на прочность и пластические свойства. Концентрация меди вьппе верхнего предела способствует увеличению цикла отжига и количества перлита, что отрицательно сказывается на пластичности ковкого чугуна, Введение в чугун никеля основано на его положительном влиянии на процесс графитизации (снижение цикла отжига), а также увеличении им прочностных свойств.

При одновременном ускорении первой

35 стадии графитизации никель при содержании более 0,3% снижает температуру эвтектоидного превращения и способствует увеличению количества перлита при проведении второй стадии графнтизации. При содержании менее 0,05 никель практически не оказывает влияния на процесс графитизации и механические свойства чугуна.

Кальций оказывает существенное влияние на снижение содержания серы в расплаве, что имеет большое значение для получения ферритного ковкого чугуна с высокими прочностными свойствами. При этом одновременно

50 повышается лждкотекучесть расплава, плотность металла, а также снижаются термические напряжения в литой структуре.

Содержание кальция в количествах

SS меньше его нижнего предела не оказывает воздействия на свойства чугуна, а концентрация данного элемента вьппе верхнего предела способствует появ1260406 лению в структуре чугуна значительного количества окислов, отрицатеЛьно влияющих на ударные свойства де-. талей.

Нижний предел магния является той .границей, ниже которой он не оказывает свое модифицирующее действие.

Модифицирующее влияние магния способствует улучшению формы графита и наиболее равномерному его распределению,10 в результате чего повьппаются механические свойства чугуна. Содержание магния вьппе верхнего предела вызывает эффект перемодифицирования, ухудшйя форму включений графита, а в ито-1

re уменьшая пластические свойства предлагаемого ковкого чугуна.

Присадка циркония приводит к изменению условий кристаллизации расплава, образованию мелкозернистой структуры за счет мелкодисперсных карбидов и сульфидов, выделившихся в жидком чугуне, что способствует увеличению прочностных характеристик, и сокращению никла графитизирующего отжига.

Цирконий в количестве менее

0,001%недостаточно эффективно вли яет на свойства расплава, а более

0,01% приводит к образованию дисперс-30 ного пластинчатого псрлита после гра,фитизирующего отжига. Это способствует увеличению твердости и прочности, снижая при этом ударную вязкость и относительное удлинение„ 35

Висмут при кристаллизации увеличивает число центров кристаллизации в 5-7 раз при одноврем нном увеличении степени компактности включений графита отжига. В результате умень- 40 щения размера первичного зерна и улучшения формы включений графита отжига повьппаются не только вязкость и прочность, но и уменьшается литейный брак, особенно по усадочпым дефектам.45

Содержание висмута, превышающее верхний предел, способствует образованию раковин повышая литейный брак и снижая тем самым качество отливок, .а менее нижнего предела не оказывает 50 никакого положительного действия на свойства чугуна.

Влияние церия на свойства жидкого чугуна заключается в нейтрализации деглобуляризирующих элементов,отрицательно влияющих на формирование включений графита и металлической основы чугуна, что в достаточной степени сказывается как на прочности и ударной вязкости, так и на длительности графитизирующего отжига.

Содержание церия менее 0,01% не обеспечивает глобуляризируюшего эффекта, а его концентрация выше верхнего предела способствует образованию интерметаллидов, что отрицательно влияет на графитизацию в процессе отжига и ведет к снижению прочностных свойств ковкого чугуна.

Из данных, приведенных в табл. 2, следует, что предлагаемый ковкий чугун по литейным и механическим свойствам превосходит известный чугун, это позволяет получить значительный экономический эффект в результате увеличения надежности и долговечности отливок, особенно при их эксплуатации в условиях Крайнего Севера.

Формула изобретения

Ковкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, медь, никель, кальций, магний, церий, и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности, ударной вязкости и хладостойкости, он дополнительно содеркит цирконий и висмут при следующем содержании ингредиентов, мас.%:

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Медь

Никель

Кальций

Магний

Церий

Цирконий

Висмут

Железо

2,1-2,8

1,1-1,6

0.1-0,6

0,01-0,06

0,05-0,3

0 05-0,3

0,01-0,05

0,02-0,05

0,01-0,04

0,001-0,01

0,0006-0,003

Остальное

1260406

С 4,! (Ф

Ж о

И . и (.7

0 0 о

О, (0 0

И Х

-т—

СЧ! A

C) л ж 3 .Я ( (0 0

0 (» 0

GJ (( (»î о о л л

o o о о

Р 1 Г1 о о л л с о ( о о

С 4 о л о О

C) о о о сО

C)

C)

A с

Р 1 о о л о!

° л !

Р- 4 !

Н1 с о л

C) C) о о о л о о л л

С 4

Щ о о> с 1 сЧ

A A о о

О О л A (Ч (»4 л

C) 01 л

Р 1

04 о о

M л о

C) л л

С 4

С 1 о л о

iО up о л . л

О о о

A о о л (! а3

О, л л

О лО (» 0 л О О л л

Р4

<О ()

A A

С 4 < 1

Ж ж

Е"

Ф

Р

Ж

У

Ц

0 о

QJ

Ж

Е» (и о л л A о î о l

С ) О о о о

Е о

2 о

0 g и и !

0 Р и о с

СО Ch CO ! ((о o o o л л л A ф и 1 CV СС

СЧ »4 л о — сч л л A л .0 Г) СО с со о л л л л

0 С.4 — О

Со и Л 0 л л л л

О О М л л A л О OO 00

0 \ У 1У Г