Чугун
Иллюстрации
Реферат
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОП ИС АНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ
<)844637 (61) Дополнительное к авт, свид-ву(22) Заявлено 270879 (21) 2823870/22-02 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет
Опубликовано 07.07.81, Бюллетень ¹ 25 (51)М. Кл.з
22 С 37/10
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 669. 13—
-018.2(0d8.8) Дата опубликования описания 07,0781
Н. В. Скорняков, В. В.Супруненко В. В. В нгер=, Э.Н.Корниенко, Т.К.Трофимова и Н.Л.Б женова
) . 1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ЧУГУН
3,2-3 6
1,6-2,6
0,1 — 0 5
0,02-0,05
0,01-0,05
0,02-0,10
0,05-0,15
0,01-0,06
Остальное
Изобретение относится к области литейного производства, а именно к производству ковких чугунов.
Известен ковкий чугун, содержащий в,вес.Ъ: углерод 2,2-2,6, кремнии
1,0-1,3, марганец 0,3-0,4, фосфор до 0,18, сера до 0,12, железо — остельное 11) .
Основным недостатком известного, 10 состава чугуна является невысокий уровень физико-механических свойств: 1
Предел прочности 30-37 кг/мм
Относительное удлинение 6-12Ъ. 15
Наиболее близким по техническои сущности и достигаемому результату к предложенному является чугун,содерл<ащий в вес.Ъ:
Угдерод 20
Кремнии .Марганец
Магнии
Кальции
Медь 25
Алюминий
Редкоземельные металлы (РЗМ) л(еле зо 21 ° 30
Однако ввиду сравнительного высокого содержания углерода и кремния в этом чугуне при иервичнои кристаллизации выделяется свободный графит, что в значительной степени понижает его прочностные и пластические свойства.
Целью изобретения является повыщекие прочности и пластичности.
Поставленная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремнии, марганец, магний, кальции, медь, алюминий, редкоземельные металлы и железо, дополнительно содержит хром при следующем соотнощении компонентов, в вес.Ъ:
Углерод 1,5-2,7
Кремнии . 1, 0- 1, 7
Марганец 0,1-0,7
Медь 0,01-0,10
Алюминий 0,02-0,20
Кальций 0,01-0,05 Магнии 0,01-0,05
Редкоземельные металлы 0,01-0,10
Хром 0,05-0,15
Железо Остальное
Верхние пределы содержания углерода и кремния в чугуне (2,7 и 1,7Ъ соответственно) выбраны с
844637 учетом предотвращения образования свободного графита при первичной кристаллизации чугуна и ускорения процесса зарождения и увеличения количества графитовых включении при графитиэирующем отжиге.
Нижние пределы содержания углерода и кремния (1,5 и 1,0Ъ соответственно) являются границей, после которои происходит существенное снижение количества центров кристаллизации и образование неблагоприятной первичнои структуры белого чугуна, а также ухудшение литейный свойств сплава.
Содержание марганца в чугуне в пределах 0,1-0,7Ъ выбрано с учетом получения ферритной структуры после проведения графитизирующего отжига.
Превышение содержания марганца сверх 0,7Ъ тормозит первую и вторую стадии графитизации, уменьшает количество центров графитизации и способствует перлитизации металлической основы и снижению пластических своиств чугуна. Нижний предел (0,1Ъ) содержания марганца в чугуне выбран с .учетом минимального содержания
его в исходных шихтовых материалах.
Хром, оказывая легирующее действие на металлическую основу чугуна, повышает его физико-механические свойства. Нижнии предел (0,05Ъ) содержания хрома в чугуне выбран с учетом начала проявления его легирующего воздеиствия. Верхнии предел (0,15Ъ) является границей, после которои хром, несмотря на присутствие в сплаве таких элементов, как углерод, кремнии, медь, кальций, магний, РМЗ, начинает усиливать свое карбидостабилизирующее деиствие, понижая механические свойства чугуна.
Введение меди в состав чугуна обосновывается положительным влиянием ее на процесс графитиэации за счет уменьшения устоичивости цементита. Оптимальное количество центров графитизации (углерода отжига) обеспечивает получение высокого уров. ня прочностных и пластических своиств чугуна. Однако при одновременном ускорении первои стадии графитизации медь снижает температуру эвтектоидного првращения и способствует увеличению количества перлита при проведении второй стадии графитизации. Поэтому содержание ее в чугуне до 0,10Ъ является предельным, превышение этого предела способствует перлитизации металлической основы и снижению пластических свойств чугуна. При содержании меди в чугуне ниже нижнего предела (0,01Ъ) ее влияние на проЦ есс графитизации незначительно.
Введение алюминия в состав чугуна обосновывается проявлением ego сильного графитизируюшего воздеи ствия при термическои обработке, Нижнии предел (0,02Ъ) является границеи, после которои наиболее заметно проявляется его графитизирующее деиствие. Верхний предел (0,20Ú) э ограничивается тем, что превышение его вызывает выделение свободного графита при первичнои кристаллизации чугуна и оказывает деглобуляризирующее влияние на формирование !
О графита.
Нижний предел (0,01Ъ) содержания магния в чугуне является границеи,после которой магнии, в совокупности с РЗМ и кальцием, начинает
)5 проявлять свое сфероидизирующее влияние на формирование графита, повышая механические своиства чугуна. Превышение содержания магния в чугуне более 0,05Ъ вызывает наступление
"эффекта перемодифицирования" ухудшение формы графитовых включений) и как следствие — снижение физикомеханических свойств чугуна. Магнии, несмотря на то, что он является отбеливающим элементом, понижает устоичивость цементита, ослабляет карбидостабилизирующее действие хрома и способствует ускорению процесса графитизации при проведении отжига.
30 Влияния РЗМ на формирование структуры чугуна аналогично действию магния. Содержание РЗМ в чугуне в пределах 0,01-0,10Ъ выбрано с учетом оптимального содержания магния
35 и кальция. Деиствие РЗМ, магния и кальция усиливается при их совместном вводе в чугун. Понижение содержания РЗМ ниже нижнего предела
0,01-o) уменьшает глобуляризирую40 щии эффект, превышение верхнего предела (0,10Ъ) вызывает явление перемодифицирования . РЗМ, кроме того, оказывает легирующее влияние на чугун, создавая дополнительные условия для повышения его физико-меха4 нических своиств.
Кальций оказывает графитизирующее и сфероидизирующее влияние на структуру чугуна. Содержание его в количестве 0,01-0,05о оявляется оптимальным для выбранных содержании магния и РЗМ. Превышение содержания кальция в чугуне выше верхнего предела (0,05Ъ) вызывает, кроме того, образование большого количества шлаЯ ка в процессе приготовления спла- ва.
Результаты исследовании своиств чугуна предлагаемого состава приведены в прилагаемом акте испытании.
Пример
Были выплавлены чугуны предлагаемого состава и известного (.2).
Результаты исследования механических своиств этих чугунов приведены в таблице.
8446 37
1 л
t м 1 с о л !
0> с-!
f(t.О 0) ф (-! (о 7!
5! х о (f() m <31 жu(l
I (!
1
1
° ! !
1 ! ( (Ч с
О ! Ф
1 (1
1 ( ( (1 о с
С» м
3л о с о
1.л (A о с
С!! л (Ч
C) о
1 м !л о с»! л! о с !
С» с.о 1
I с
С»
С»
С! с(с о
С» л с
Ю (Ч
Ю с
» (, Ь о
С»
1 (I
Ю
1
1 (A л о о с с о о
I 1 о 1
I о
I
1 о
I (A
Ю с
С»
С»
I (1 Ю л (с (о 1
1 I (! л с
С:
1 аО
I !
1 о
1
1 !Л
1 . т( с!
) (I
l л (Ч (с
Ol и! У
1
1
I ! -л (я
1 ! ( (.
1 1
1 U 1 ! .
1 ! I о с л с (I
1
f о
I (1 (с (! л(1
1 1 (I ((( (1 (I
1 1
1
I
С» (л с л
1 (!) ((( (-! () о и ((( ((t (! о о и! (( (ч о о и
gooaus и((иаеае((?(зс1ц
I (1 1
1 I (I
1 ! (ф (У, P)
1,(4
1
I
I (7n
Ж
I !
I I
1 1 .1 1
I 1
1 !(t I (v
1
I
1»4 ! ((I Х (1 I
Ч I ((t I 1
О(Н х! (()1 И
X( (t) I ( (I ( (() I
Э(Н
XI Э х! ( (61
KI I
04 ° 1
О(1 (! (——
1
1 (1
I х 1
>з I
Ь I
О» с (Ч ( (л
1 ( (I
Ю 1 л
Ю 1 с о
1 (м) о
С» г I (»,» с (с
o t а) (Ч (л 1! (1 (! I! (1 (. с) с м ((л.л ((л
1 1! !! 1! 1
t
I I о 1 <ч (л о 1 о с I о о (л м
Ю !
1 ((), о
1 (( (1 ц
Ю I lt(I с
<Ч I, o, о! (Ч 1
1 (!)! ) (щ
1 (.»
I Э (К.! (t) 1 х (— З (((()(! а
I.х I ц
М о
IV (! (ж о (() I ((t 1 (!) 1 с", I
844637
Формула изобретения
0,01-0,10
0,05-0,15
Остальное
Составитель Г.Дудик
Техред Н. Келушак Корректор Н. Г>абинец
Редактор О. Иванова
Пака«з 4220/7 Тираж 681 Подписное
ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Е-35, Раушская наб., д.4/5
Филиал Ilil(l Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Выплавку чугуна осуществляли в высокочастотнои индукционнои печи tllit-52 на шихте, состоящеи из чушковых чугунов и стального лома. Жидкии чугун перегревали до температуры 1500-1520оС, выдерживали в течение 10-15 мин и выпускали в разливочный ковш, на дно которогQ помещали модификатор — силикомишметалл (СИМИШ), содержащии в своем составе: 15-25% РМЗ, 45-50%
Si, 3-5Ъ А1, 2-5о Са, 3-5Ъ Ng, Fe остальное. Модифицированным чугуном заливали образцы для проведения испытаний на растяжение по ГОСТ
1215-59. Отлитые образцы подвергали отжигу по режиму: нагрев до 950 С ь течение 4 ч, выдержка при этой температуре в течение 9 ч, далее охлаждение до 760о С в течение 1,5 ч и медленное охлаждение с 760 до
?10 C в течение 8 ч, дальнейшее охлаждение до 100-2000С в течение 4 ч.
Параллельно с изготовлением предлагаемых чугунов отливали известный чугун (2j. Режим термообработки был аналогичен режиму отжига чугунов предлагаемого состава. результаты проведенных исследований показывают (табл.), что чугугы предлагаемого состава имеют прочность на 7-11 кгс/мм, а относитель 2 ное удлинение в 1,5-2,0 раза выше, чем изве гный чугун (2) .
Использование чугунов предлагаемого состава позволяет снизить вес деталеи на 10-15% при одновременном повышении и>; нацал;ности и долгов ечности на 20-о.
« кономическии эффект от использования чугунов предпагаемого состава составляет 90 рублеи на каждои тонне годного литья.
Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, алюминий, кальций,магний, редкоземельные металлы и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности и
15 пластичности, он дополнительно содержит хром при следующем "оотношении компонентов, в вес.Ъ:
Углерод 1,5-2,7
Кремний 1,0-1,7 .Марганец 0,1 — 0,7
Медь 0,01-0,10
Алюминий 0,02-0,20
Кальций 0,01-0,05
Иагний. 0,01-0,05
Редкоземельные металлы
Хром
Железо
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Аронович М.С., 31ахтин Ю.Ы.
Основы металловедения и термической обработки. Ы., 1952, с.349.
2. Ангорское свидетельство СССР
М 648638 кл. С 22 С 37/10, 1977.