Высокопрочный чугун для отливок

Высокопрочный чугун для отливок

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве отливок из высокопрочного чугуна. Цель изобретения - повышение механических свойств в термообработанном состоянии и снижение термических напряжений в отливках. Предлагаемый чугун содержит, мас.%: C 2,2-3,8

SI 1,5-2,2

MN 0,2-2,5

AL 0,2-1,0

MG 0,03-0,07

CL 0,02-0,05

дибориды циркония 0,02-0,028

NI 0,11-0,27

LA или YT 0,01-0,028 и FE - остальное. Введение в состав чугуна NI, LA или YT и ZRBR позволяет повысить Σ B в 1,05-1,10 раза

δ в 3,4-3,7 раза

KCV в 2,26-2,56 раза, а также снизить термические напряжения в отливках в 2,38-3,13 раза. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 22 С 37/00

ГОСУДАР СТ В Е ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К.АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4494221/31-02 (22) 17.10.88 (46) 23.08.90. 6юл. ¹ 31 (71) Гомельский политехнический институт (72) M.È. Карпенко, Н.Н, Господаров, М.С. Алейник, Е.И. Марукович и Т.И, Рябинникова (53) 669.15 — 196 (088.8) (56) Патент ПНР ¹ 123606, кл. С 22 С 37/04, 1984.

Авторское свидетельство СССР

¹ 985119, кл. С 22 С 37/00, 1981. (54) ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ЧУГУН ДЛЯ ОТЛИВОК

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов высокопрочного чугуна, Цель изобретения — повышение механических свойств в термообработанном состоянии и снижение термических напряжений в отливках.

Выбор граничных пределов содержания компонентов в чугуне предлагаемого состава обусловлен следующим.

Введение диборидов циркония обусловлено тем, что они являются дисперсными тугоплавкими частицами (Тля 3250 С), которые микролегируют металлическую основу и измельчают структуру, являясь центрами кристаллизации, изменяют характер кристаллизации, что способствует повышению ударной вязкости, предела выносливости при кручении и упруго-пластических свойств. Введение их до 0,02 мас. не обеспечивает достаточного количества центров кристаллизации в расплаве при эатвердева„„ 42„„1587071 А1 (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве отливок из высокопрочного чугуна. Цель изобретения — повышение механических свойств в термообработанном состоянии и снижение термических напряжений в отливках. Предлагаемый чугун содержит, мас.g:

С 2,2 — 3,8; Si 1,5 — 2,2; Мп 0,2 — 2,5; Al 0,2 — 1,0;

Mg 0,03 — 0,07; Ge 0,02 — 0,05; дибориды циркония 0,02-0,028; Ni 0,11 — 0,27; La или Yt

0,01 — 0,028; Fe остальное. Введение в состав чугуна Ni, 1 а или Yt u ZrBr позволяет повысить оь в 1,05-1,10 раза;д e3,4 — 3,7 раза;

KCV в 2,26-2,56 раза, а также снизить термические напряжения в отливках в 2,38—

3,13 раза. 2 табл. нии в песчано-глинистых формах, существенного измельчения структуры в отливках и повышения предела выносливости при кручении и упруго-пластических свойств.

При повышении концентрации диборидов циркония более 0,28 мас.?, увеличивается количество дефектов кристаллической решетки металлической основы, содержание неметаллических включений по границам зерен, ухудшается фактор формы графитных включений, повышаются термические напряжения, что снижает технологическую пластичность и предел выносливости при кручении, Никель введен как эффективный микролегирующий компонент, существенно упрочняющий матрицу, измельчающий графитные включения, обеспечивающий однородность структуры и повышение упругопластических свойств и стабильности . выносливости при кручении. Верхний предел концентрации никеля (0,2? мас.$) обусловлен снижением технологической

1587071 пластичности при более высоком его содержании, При уменьшении концентрации никеля менее 0.,11 мас.% укрупняется структура, снижаются однородность графитных включений, динамическая прочность, предел выносливости при кручении.

Металл из группы, содержащей лантан и иттрий, способствует улучшению формы графита и распаду эвтектического цементита, очищает границы зерен, снижает загрязненность чугуна неметаллическими включениями, повышает предел выносливости при кручении, упруго-пластические свойства. При концентрации лантана и иттрия до 0,01 мас. модифицирующий эффект недостаточен, а при повышении их содержания более 0,028 мас.% увеличивается отбел, снижается технологическая пластичность, динамическая прочность и предел выносливости-при кручении, Граничные параметры содержания углерода (2,2 — 3,8 мас.%} и кремния (1,5—

2,2 мас.%) определены исходя из практики производства высокопрочных чугунов с повышенными упруго-пластическими свойствами и мелкозернистой структурой. При концентрации углерода более 3,8 мас,% и кремния более 2,2 мас, снижаются предел выносливости при кручении, ударная вязкость и другие механические свойства чугуна, а при концентрации углерода до

2,2 мас,% и кремния до 1,5 мас. возрастают отбел и термические напряжения, снижаются трещиноустойчивость, ударная вязкость и предел выносливости при кручении.

Содержание легирующих добавок (марганец 0,2-2,5 мас., алюминий 0,2-1,0 мас,%) обусловлено существенным повышением технологической пластичности и прочности и ограничено пределами, ниже которых пластичность, предел выносливости при кручении и прочностные свойства недостаточные, а выше которых увеличивается пористость, пленообразование и термические напряжения и снижаются пластические свойства и и редел вы носливости при изгибе и кручении.

Введение 0,02 — 0,05 мас. церия и 0,03—

0,07 мас.% обусловлено их высокой модифицирующей эффективностью и поверхностной активностью, которые обеспечивают повышение пластических свойств, трещиноустойчивости и технологической пластичности. Их содержание обусловлено пределами, обеспечивающими получение шаровидного графита в чугуне и необходимые механические свойСТВ8.

Опытные плавки чугунов проводят дуплекс-процессом в вагранка-дуговой печи с использованием в качестве шихтовых мате, риалов литейных чугунов, стального лома и

5 ферросплавов, Микроле ирование чугуна марганцовистым никелем НМц5, силикомарганцем CM-17 и диборидами циркония производят в электропечи ДС5 в конце плавки, а модифицирование ферроцерием, 10 металлическими сплавами лантана или иттрия, магниевой лигатурой и алюминием

АВ91 проводят в раздаточных литейных ковшах емкостью 2 т, Заливку модифицированного чугуна производят B песчано-глинистые

15 формы при 1380 — 1390 С. Вместе с формами для получения литых деталей получают технологические пробы.

Для определения свойств чугунов зали20 вают ступенчатые технологические пробы, пробы на жидкотекучесть, трещиностойкость и формы для получения образцов для механических испытаний, В табл.1 приведены химические соста25 вы чугунов опытных плавок, Содержание компонентов в высокопрочном чугуне определяют методом химического дифференцированного количественного анализа по методике ЦНИИЧермета.

30 B табл .2 приведены данные о механических и технологических свойствах высокопрочных чугунов. Механические свойства получены на стандартных образцах после закалки и низкотемпературного отпуска.

35 . Как следует из табл,2, дополнительный ввод в состав предложенного чугуна диборидов циркония, никеля и лантана или иттрия позволяют повысить механические свойства: оь в 1,05-1,10 раза; KCV в 2,26—

40 2,56 раза, д в 3,4-3,72 раза, а также снизить термические напряжения в отливках в 2,383,13 раза.

Формула изобретения

В ысо кап рочн ый чугун для отливок, содержащий углерод, кремний, марганец, алюминий, магний, церий и железо, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения

50 механических свойств в термообработанном состоянии и снижения термических напряжений в отливках, он дополнительно содержит дибориды циркония, никель и один элемент из группы. содержащей лан55 тан и иттрий, при следующем соотношении компонентов.мас. :

Углерод 2,2 — 3,8

Кремний 1,5 — 2,2

Марганец 0,2- 2,5

1587071

0,01 — 0,028

Остальное

Алюминий

Магний

Церий

Дибориды циркония

Никель

0,2-1,0

0,03-0,07

0,02 — 0,05

0,02 — 0,28

0,11-0,27

Один элемент из группы. содержащей лантан и иттрий

5 .Железо

1587071