Чугун
Иллюстрации
Реферат
Изобретение относится к области металлургии, в частности к изысканию чугунов, применяемых для изготовления отливок автомобильных к тракторных машин, работающих в условиях низких температур (до ) .Целью изобретения является повышение механических свойств чугуна при отрицательных температурах. Предложенный чугун содержит, мас.%: углерод 3,0- 3,8; кремний 2,0-2,8; марганец 0,1- 0,5; хром 0,01-0,1; барий 0,01-0,1; кальций 0,005-0,2; магний 0,02-0,06; редкоземельные металлы 0,005-0,05; ванадий 0,001-0,1; титан 0,01-0,05; лантан 0,01-0,05; литий 0,001-0,1; железо - остальное. Использование предложенного чугуна позволяет увеличить надежность и долговечность работы машин в условиях эксплуатации Крайнего Севера и Сибири. 2 табл. (П
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
1406 1 А1 (50 4 С 22 С 37/06
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ. СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4170804/23-02 (22) 04.01.87 (46) 30.06.88. Бюл. У 24 (71) Московский автомобильный завод им. И.А,Лихачева (72) Б.С.Красавин, В.А.Эксанов, А,М.Хамбаэаров» Н,Н,Дронюк, Н.Е.Лисаченко, В. Д. Краля, А.И. Великий, M,М,Черняховский и М.И.Аксенов (53) 669,15-196(088,8) (567 Авторское свидетельство СССР
У 753923, кл. С 22 С 37/04, 1978.
Авторское свидетельство СССР
У 434126, кл. С 22 С 37/00, 1972. ,(54) ЧУГУН (57) Изобретение относится к области металлургии, в частности к изысканию чугунов, применяемых для изготовления отливок автомобильных и тракторных машин, работающих в условиях низких температур (до -100 С).Целью изобретения является повышение механических свойств чугуна при отрицательных температурах. Предложенный чугун содержит, мас.Х: углерод 3,03,8; кремний 2,0-2,8; марганец 0,10,5; хром 0,01-0,1; барий 0,01-0,1; кальций 0,005-0,2; магний 0,02-0,06; редкоземельные металлы 0,005-0,05 ванадий 0,001-0,1 титан 0,01-0 ° 05» лантан 0,01-0,05; литий 0,001-0,1» железо — остальное. Использование предложенного чугуна позволяет увеВ O личить надежность и долговечность ра- g боты машин в условиях эксплуатации
Крайнего Севера и Сибири, 2 табл, !
406201
Изобретение относится к металлурии, в частности .к изысканию чугунов, рименяемых для изготовления отливок автомобильных и тракторных машин, ра- 5 мотающих в условиях низких температур (-90)-(-100 С),в районах Крайнего Сеера и Сибири.
Целью изобретения является повышее механических свойств чугуна при емпературах до -100 С.
Чугун содержит углерод, кремний, арганец, хром, магний, кальций, ЗМ, барий, ванадий, титан, лантан литий и железо при следующем соотошении компонентов, мас.%:
Углерод 3,0-3,8
Кремний 2,0-2,8
Марганец 0,1-0,5
Хром 0,01-0,1 20
Ванадий 0i001-0,1
Титан 0,01-0 05
Лантан 0,01-0,05
Литий 0,001-0,1
Барий 0,01-0,1
Кальций 01005 0 2
Магний 0,02-0,06
РЗМ 0 005-0 05
Железо. Остальйое
Дополйительное введение в состав 30 чугуна ванадия и титана вызывает мик !олегирование ферритной матрицы чугуs)a. Одновременно микроприсадки вана (ия и титана способствуют увеличению исла эвтектических зерен структуры
35 в! совместно с модифицирующими прис!адками лития, лантана и редкоземель !ых металлов активно воздействуют на п овышение хладостойкости, ударной вяз
Мости и пластичности чугуна при отри- 40 ательных температурах. При вводе енее 0,001 мас.X ванадия и верхнем пределе содержания кремния и марганala, несмотря на высокие показатели порочности, ударная вязкость и пластичность чугуна при отрицательных темп ературах снижаются. Ввод в состав чугуна более 0,1 мас.% ванадия способствует появлению в структуре проч- . ных карбидных включений, трудно раст50 незримых в зернах чугуна, что вызывае|т понижение его хладостойкости.
Наличие в составе чугуна менее
Oi,,01 мас.% титана при содержании лант на 0,01 мас.% и редкоземельных мет аллов 0,01 мас.% не способствует
55 сЬхранению хладостойкости чугуна при прнижении температур до (-110 С) .
В!вод в состав чугуна более 0,05 мас.% титана при наличии в нем повышенного содержания хрома, марганца и кремния отрицательно сказывается на получении однородного мелкозернистого феррита, что приводит к понижению относительного удлинения и ударной вязкости при отрицательных температурах.
Дополнительное введение в состав чугуна лития в количестве 0,0010,1 мас.% и 0,01-0,05 мас.% лантана совместно с редкоземельными металлами, кальцием и магнием способствует глубокому раскислению чугуна, удалению из него таких вредных газов, как водород, азот, что способствует повышению его хладостойкости. Литий в составе чугуна резко снижает отрицательное влияние водорода на хладостойкость. Его незначительные присадки, как и лантана, приводят к изменению строения структуры. чугуна, вызывают получение мелкозернистой структуры, по границам зерен которой не располагаются такие отрицательно действующие на хладостойкость элементы, как водород, азот, кислород,, сера и фосфор, при наличии в чугуне менее
0,00l мас.X лития и менее 0,1 мас.% лантана их действие на сохранение ударной вязкости при низких температурах не проявляется. Ввод в состав чугуна более 0,1 мас.% лития и более
0,05 мас.% лантана при наличии в составе таких поверхностно-активных элементов, как Р3М до 0,05 мас.X.è маг-ния до 0,06 мас.% приводит к их остаточной концентрации в основном по границам зерен, что вызывает снижение ударной вязкости и относительного удлинения чугуна при низких температурах.
Низкое содержание в составе известного чугуна марганца (0,10,5 мас.X) и хрома (0,01-0,1 мас.%) вызвано тем, что повышенное содержание этих элементов отрицательно сказывается на величинах ударной вязкости при отрицательных температурах.
Наличие в составе известного чугуна никеля (0,3-0,6 мас.X) и меди (0,3-0,6 мас.X) приводит к неоднородности и неравномерности их распределения в структуре чугуна, особенно по границам зерен, что проявляются на резком снижении ударной вязкости и пластичности при низких температурах.
3 14062
Поэтому не рекомендуют проводить легирование этими элементами высокопрочных чугунов, работающих при низких температурах.
Магний (0,002-0,06 мас.%), кальций
5 (0,005-0,2 мас. .), РЗМ (0,0050,05 мас.%) в составе чугуна являются элементами-модификаторами, способствующими получению шаровидной формы графита в чугуне вместо пластинчатой.
Углерод и кремний в составе чугуна являются графитизаторами, способствующими получению отливок без отбела. 15
Барий в составе чугуна в количестве 0,01-0,1 мас. также как и магний, кальций, Р3М, является сильным элементом-модификатором, способствующим десульфурации, дефосфорации, дегазации чугуна и образованию шаровидной формы графита. Барий совместно с РЗМ способствует нейтрализации вредного влияния фосфора на хладостойкость чугуна. Даже при содержании фосфора ме- 25 нее 0,05% в чугуне он способен ликвидировать в тепловых узлах отливки, что вызывает охрупчивание металла.
При присадке в чугун менее
0,01 мас. бария его действие как десульфуратора и модификатора почти не проявляется. Ввод его в чугун более О,1 мас. приводит к получению грубых выделений графита и крупнозернистой структуры, вызывающих резкое падение ударной вязкости при низких температурах.
Пример. В лабораторных и опытно-промышленных условиях проведены плавки по получению предлагаемого состава чугуна и его исследования.
Предлагаемый состав чугуна получают путем выплавки исходного чугуна с последующим его модифицированием комп1: лексными модификаторами, содержащими мас. : магний 5-10, кальций 3-15; барий 0,1-5; РЗМ 0,4-4; кремний 40-60, остальное железо. Необходимые присадки лития вводят в состав в виде металлического лития, присадки лантана — в виде РЗМ-лигатуры, содержащей лантан.
Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, барий, кальций, магний, редкоземельные металлы и железо, отличающий с я тем, что, с целью повышения механи40 ческих свойств чугуна при отрицательных температурах, он дополнительно содержит ванадий, титан, лантан, литий при следующем соотношении компонентов, мас. :
45 Углерод 3,0-3,8
Кремний 2,0-2,8
Марганец 0,1-0,5
Хром 0,01-0, 1
Барий 0,01-0,1
0,005-0,2
Магний 0,0ф-0,06
Редкоземельные металлы 0,005-0,05
Ванадий 0,001-0,1
Титан 0,01-0,05
Лантан 0,01-0 05
Литий 0,001-0,1
Железо Остальное
Для исследования структуры чугуна, механических свойств, хладостойкости, заливают образцы диаметром 5, 10 30, 60 мм трефовидные и клиновидные пробы, из которых вырезают соответствуО1
4 ющие образцы для определения прочности на разрыв и ударную вязкость.
Химические составы выплавленны с чугунов приведены в табл. 1, механические свойства чугунов и их структура — в табл. 2.
Хладостойкость чугуна определена по величине ударной вязкости чугуна о при понижении температуры до -100 С.
Испытания чугуна проводят после термической обработки (ферритиэирующего отжига).
Исследование микроструктуры чугунов показали, что в предлагаемом составе чугуна на образцах 5, 10, 30, 60 мм отсутствовали структурно-овободные карбиды.
Ударная вязкость предлагаемого чугуна при низких температурах (до
-100 С) на 10-20Х выше, чем известного состава, а относительное удлинение соответственно выше на 20-30Х.
Предел прочности на разрыв примерно сохраняется на одном уровне.
Использование предлагаемого чугуна за счет повышения его хладостойкости на 10-20 увеличивает надежность и долговечность работы машин в условиях эксплуатации Крайнего Севера и Сибири.
Формула изобретения
1406201
Э т
О
6 Q! I
v o о м
1
1
1!
I 8 С:> а о! !!
°
Ф
cd
Н 1
О л
>и о о о о л а о о
Р 1 о л
СЧ
С>.
Я о
О!
Ю л
D о л о о л ь
1 Е I
Ю л о и о
С> л
Ю м
Ю
A о
СЧ о о л л о о
О1
С>
D (Г ь л
Ю л о
О 1
СЧ С 1 о о а л о о
СЧ
С> л о м ь л о
- >
D а о О о
С> м
С>
СЧ
С> л
С> 11
С>
Ю
М СЧ о о л л о о
СЧ
D л
О
С> л
Ю и
Ю л о
СЧ л о
С3
} l
1 1
СЧ о л о л о
Ю о
С 1 о о л л о о м
С> л
С> о л о л
О о
С>
С> л о
Ю о о
С 1 о о л л о о о
D л
D л о
D а
О ь
Ю л о
СЧ
Ю о
СЧ о о л, л о о
О!
Ю л
C) D л
С>
D о а о л .. л
o o ь о л о
С> л о о л о л о
О1
D л
0О о л л о о
Р \
С> о
О
С> ь о л о о л о о м л ь
Я 1
СО
М О 1 л л л о о о о 1 л о л о!
1 г1
l — 1
1 и
1 . 1
00 л
СЧ
0О С .> л
СЧ
СЧ С> л
СЧ л
СЧ С> 00 л а м м а л м
>Я
>g ! о
Ф 1
Р3 1
Ж <х> 1 с0
cd .v о о
}—
} х
} cc) I СД I
} — }
I u
<б 1 Р
L —— л
6! !
<б 1 ! I cd 1
v о
v 1 и
Р }
Ж 1
3 }
Х I 4 и
1 1 1 1 I
СЧ М Л О Л
1406201
1,!!
I!. I л ф1" МЪ D ф О«Cn
МЪ о ф «О б б о
С Ъ л
O о
МЪ б б м
СЧ О
МЪ и« б
СЧ
Х1О О
g, ф a
1 1«О
СЧ б
СЧ М
D а
СЧ
МЪ б
33
1 I I
СЧ
СЧ. б
О и б
С \
О МЪ и б
С Ъ СЧ о б
МЪ о б л
О О
В б
Ф МЪ
СЧ О в . a Ф
МЪ б о
СЧ О СЧ О б б б
МЪ МЪ МЪ МЪ
МЪ б л! а
М « б
С«! ф СЧ Са а . б
«О Л «О
МЪ б о
CO сС б
«О
МЪ б
«О о б м о
«О м б о
МЪ б
МЪ
«O «O б ф
Сч МЪ
L . а
CC«Ф о м
О«
О б
МЪ
СЧ
° в
СЧ л о о о
D б
«О б
СЧ
СЧ ф «Ф ф
СЧ
° о б
° ф
МЪ «О a O б
СЧ
МЪ б . б о ф л «О о б б ф ф
«О,О
М МЪ б б о ф
«О сч о б . б ф «О
«О МЪ о о о б а ° O ф Э ф .«О Ф «О м б о л
Ю ф
«О о б
D л
D б о л ь
О\
«О
СЧ б ф
4
lI х
CO б
О«
«О
О« б л
«Ф
МЪ а а в л л
«О «О
CO б л
° О о ф Ф
МЪ
ЮЬ л
«О о о б а с л
«О «О
О л
СЧ б л
«Ф
С0 б ф
«О
lO б
«О
«О
СЧ л
3.;
В.Э МЪ, «Ф л ф
Р
41 "l ! о
О Х! О
СМ
I Са.х ) съ аф 36
I l 1
В б . б л
«О Ф ф
CD В а в а
° Ф «О
«О ьр «О
О
° Ь
Ю
МЪ
О
Ю
CO
МЪ о б л
МЪ
СО. а
«О
МЪ
CO ф
° «Ъ
3
3 а .3
Р и (Р