Чугун
Иллюстрации
Реферат
Изобретение относится к металлургик и может быть использовано при изготовлении чугунных деталей, работающих в условиях знакопеременных нагрузок . Цель изобретения - повышение усталостной прочности и пластичности. Новый чугун содержит, мас.%: С 2,3-1 3,6; Si 1,8-2,5; Мп 0,1-0,4; Mg 0,01- 0,. Си 0.5-0,8; Са 0,06-0,10; Ni 0,6-0, 8; РЗМ 0,03-0,06; Zr 0,02-0,10; Ва 0502-0,10; Fe остальное. Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна За и изменение в нем соотношения Са, Mg и Ni обеспечивают по сравнению с известным повышение усталостной прочности в 1,2-1,3 раза и пластичности на 4,5-5%. 1 табл. tC
СВОЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
А1 цц g С 22 С 37/)О
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4171 380/23-02 (22) 04,01 „87 (46) 15.02.89с Бюл. У 6 (71) Научно-производственное объеди-. нение по технологии машиностроения
"ЦНИИП4АШ" (72) Н.Н.Александров, А.С.Бармыков, Н.Е.Наумченкон, А.H Горшенкон и А.И,Мартынов (53) 669.15-196(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Ф 1154360, Krr. C 22 C 37/10, !984.
Авторское свидетельство СССР
11 - 985122, кл. С 22 С 37/08, 198-1. (54) Чутун (57) Изобретение относится к металИзобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для деталей, работающих в условиях знакопеременных нагрузок. .:.ель изобретения — повышение усталостной прочности и пластичности.
Изобретение илгпострируется примерами конкретного выполнения. Выбор граничных пределов содержания компо- . нентов н чугуне предлагаемого состана обусловлен следующим.
Введение циркония в состав чугуна при указанном соот.,ошении остальных компонентов приводит к адсорбции его атомов на границах зерен матрицы чугуна и, как следствие, препятствует зернограничному скольженяо атомов железа в условиях знакопеременных на- . грузок, что способствует повьлпению сопротивления усталости чугуна. Одно„„SU„„1458416 лургии и может быть и-пользовано при изготовлении чугунных деталей, рабо— тающих в условиях знакопеременных нагрузок. Цель изобретения — повышение усталостной прочности и пластичности, Новый чугун содержит, мас.7: С 2,3-
3 6; Si 1,8-2,5; Мп 0,1-0,4; Mg 0 01—
0,015;, Си 0,5-0,8; Са 0,06-0,10; Ni
0„ 6-0, 8; РЗМ О, 03-0, 06; Zr О, 02-0,1 0;
Ва 0,.02-0,10; Fe остальное. Дополнительный ввод н состав предложенного чугуна Ва и изменение в нем соотношения Са, Mg u Ni обеспечивают по сравненио с известным повышение усталостной прочности в 1,2-1,3 раза и пластичности на 4,5-5Х. 1 табл. времечно атомы циркония вытесняют с границ зерен внутрь матрицы вредные примеси (хром, фосфор), что предотвращает охрупчинание границ зерен и, как следствие, снижение пластических свойств металла.
При вводе циркония в состав чугуна менее 0,02 мас.Х его действие, повышаюшее сопротивление усталости, не проявляется, При его содержании в чугуне более 0,1 мас.X цирконий образует на границах зерен самостоятельные фазы (окислы, нитриды, карбомитриды), приводящие к снижению пласти-ческих свойств и сопротивления усталости чугуна.
Углерод и кремний в указанных пределах обеспечивают получение чугуна без структурно-свободного цементита, резко снижающего пластические свойст145841б
О,1 мас.% ухудшаются пластические свойства металла, при содержании кальз-, гия в чугуне менее 0,0б мас.% снижается степень усвоения циркония метал-.
pi
50 ва чугуна. При превышении верхних пределов содержания эт их элементов (соответственно 3,8 и,5 мас.%) во растает количество графита в чугуне и, как следствие, снижается его сопротивление усталости„ Нижние пределы содержания углерода и кремния (соответственно 3,2 и 1,8 мас.%) обусловлены необходимостью получения структуры чугуна без отбела, понижающего пластичность металла.
Марган"ц в указакных пределах ле.гирует твердый раствор матрицы чугуна и повышает, таким образом, его сопротив, пение усталости. При содержании марганца в чугуне менее 0,1мас.% его легирующее действие не проявляется; при содержании марганца. в чугуне более 0,4 мас.% снижаю". ся пластические свойства металла из-за появления отбела в его структуре, Никель и медь в ука=-анных пределах ,способствует повышению сопротивления ,усталости чугуна. При .их содержании в чугуне ниже 0,6 и О,"» час.% указанное действие этих элем:-нтов не проявляется. При превышении их сацержания свыше 0,8 мас.% резко г:роявляется их перлитизирующее матрицу влияние, что приводит к снижению пл,=.стических свойств металла.,Более высокий уровень концентраций э гих элементов в предлагаемом чугуне в сравнении с про тотипом связан с необходимостью обеспечить более высокое сопротивление усталости чугуна.
Магний и редкоземельные металлы в
c0Nc TBHHH обеспечивают F(cL иболее благоприятные условия для кри-. сталлизации графита шаровидной формы, обусловливающей максимальное сопрстивление усталости чугунае При их со держаниях, выходящих за указанные пределы, в структуре чугуна формируются включения пластинчатой или ве.рмикулярнои формыэ что рс IK0 .сННКВрТ сопротивление усталости чугуна. Более низкий уровень их содержания н чугуне в сравнении с прототипом обусловлен проявлением самостоятельного сфероидизирующего графит дей твия циркония.
Введение кальция в состав чугуна способствует нейтрализации вредных примесей (серы, кисг ороца„ фосфора) и, как следствие, повышению степени усвоения циркония металлом. При содержании кальция в чугуне более
1 О
1Б
ЗО
ЗБ
40 лом и поэтому ухудшается его сопротивление усталости. Более высокий уровень концентрации кальция в чугуне в сравнении с прототипом обусловлен пониженным содержанием магния, выполняющим в известном чугуне аналогичные функции.
Барий в составе чугуна обеспечивает измельчение включений графита в е=o структуре, что приводит к повышению пластичности и сопротивления усталости чугуна. При содержании бария в чугуне менее 0,02 мас.% указанное его действие не проявляется, при содержании бария в чугуне более
0„1 мас % форма графита в структуре ухудшается, что приводит к снижению сопротивления усталости чугуна.
Сравнительные испытания свойств чугунов производили на образцах, отлитых в трефовидные заготовки с диаметром лепестков 30 мм. Чугуны плавили в индукционной печи высокой частоты емкостью 150 кг,- В качестве шихты использовали чугун литейный, стальные отходы и ферросплавы.
Компоненты (магниевую лигатуру с содержанием магния 18%, лигатуру
ФСЗОРЗМЗО) помещали на дно ковша перед выпуском металла. Расплав выпус0 кали из печи при !450 С и после снятия шлака и вторичного модифицирования чугуна 0,8% ФС75 разливали по формам. Сопротивление усталости чугуна определяли на машине типа МУИб000 при изгибе по симметричному циклу на базе 10 циклов, механические свойства — по стандартным методикам.
Состав и механические свойства исследованных чугунов представлены в таблице„
Дополнительный ввод в состав чугуна бария, а также повышение в нем содержания никеля и кальция позволили повысить сопротивление усталости в 1,2-1,,3 раза, а также пластичности на 4,5-5%.
Фо рм ул а из о б р е т е н и я
Чугун, содержащий углерод, кремmA, марганец, магний, медь, кальций, никель, редкоземельные элементы, цирконий и железо, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения ус0,5-0, 8
О, 06-0, 10
О, 6-0,8
0,03-0;06
0,02-0,10
0,02-0,10
Остальное
3,2-3,6
1,8-2,5
О,!-0,4
0,01-0,015
Ь РВМ (г, ивсдл &Гб&
° 4t
3,2 1,0 О,) 0,6 0,5 0,010 0,06 0,02 0,03 0 ° 02 Ост&&ввс& 250 22
3,8 2 5 0 6 0 6 0,6 0 015 0 1
0,01 0,06 0,10
255 20
260 21,5
170
3,6 2,0
0,3 0,2 0,6 0,012 0,02 0,07 0 ° 05 0,06
И&в & стввВ1
36 2I8 06 03 03 05
O O1 0,01 0,01
Составитель Н. Косторной
Редактор Н. Киштулинец Техреду И.Дидык Корректор А. Обручар
Заказ 329/30 Тираж 576 Подписно е
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, )))-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород& ул. Проектная, 4
5 )458416 талостной прочности и пластичности, он дополнительно содержит барий при следующем соотношении компонентов, ма с. 7.:
Углерод
Кремний
Марганец
Магний
Медь
Кальций
Ник ель
Редкоземельные элементы
Цирконий
Барий
Железо