Чугун

(51)4 С 22 С 37/10 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ г ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР473764, кл. С 22 С 37/00, 1974.Авторское свидетельство СССР1033566, кл. С 22 С 37/ 10, 1982. (54)(5) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, алюминий, кальций, медь, магний, редкоземельные металлы, азот и железо, о т л и - ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения механических свойств и снижения склонности к отбелу, он дополнительно содержит титан, ниобий, церий и тантал при следующем соотношении компонентов, мас.Е:Углерод 3, 1-3,6 Кремний 1,8-2,4 Марганец О, 15-0,45 Алюминий 0,05-0, 10 Кальций 0,015-0,065 Медь 0,03-0,3 Магний 0,01-0,03 Редкоземельные металлы 0,01-0,03 Азот 0,01:5-0,085 Титан 0,05 т 0) 15 Ниобий 0,01-0,08 Церий 0,01-0,03 Тантал 0,01-0,05 Железо Остальное51 О15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к металлургии, в частности к составам высокопрочных чугунов и может найти широкое применение при производствемашиностроительных Деталей.Целью изобретения является повьппение механических свойств и снижениесклонности к отбелу,П р и м е р. Для получения известного и предлагаемого сплавовприготавливались 4 состава чугунов:один - известный нри среднем содержании компонентов (см.табл. 1), три -предложенного при нижнем, среднеми верхнем содержании компонентов.Плавка чугунов производилась в индукционной печи с кислой футеров"кой на базе возврата ваграночнойплавки.Содержание примесей серы составляло 0,037 хрома 0,07 , После пеорегрева до 1420 С чугун модифици -ровался в ковше магнием, церием,алюминием, титаном, ниобием и танталом с помощью соответствующих,Ферросплавов.Введение в состав чугуна церияв количестве 0,01-0,037 способствует получению правильной шаровиднойформы графита в отливках при значительных колебаниях вредной примесисеры в исходном расплаве до 0,067.,Нижний предел содержания церия(0,017) обусловлен необходимостьюполучения шаровидной формы графитав отливках, верхний (0,037) ограничен ввиду ухудшения при больших концентрациях церия Формы графита (эф -фект "перемодифицирования"). Кон -центрация кремния (6-2,4 Е) способствует кристаллизации сплава по стабильной диаграмме состояния безструктурно-свободного цементита.Нижний предел по кремнию (1,87) установлен исходя из требования исключения отбела в отливках, верхний (2,47)обусловлен ухудшением пластичностисплава вследствие образования легированного феррита. Алюминий при концентрации (0,05-0, 103) способствуетповьппению прочности чугуна. Благоприятное сочетание прочности и пластичности достигается при содержаниимеди о 1 0,033 до 0,37. Весовое соотношение РЗЖ - содержащей лигатуры(0,01-0,037) обусловлено необходимостью обеспечения равномерностиструктуры и свойств в элементах отливки. Введение титана (0,01-0,057)способствует улучшению механическихсвойств за счет образования сложныхнитридов этих элементов, препятствуя тсм самым образованию структурно свободного цементита. Титан,кроме того, является десульфуратором.Десульфурирующее действие титана вчугуне значительно сильнее, чеммарганца. Из-за большого сродства ксере и кислороду титан оказываетграфитизирующее действие на чугун,образуя в сплаве компактный и пластинчатый графит. Введение в расплавцерия приводит к полному устранениювлияния титана на форму графита, Дляснижения остаточного содержаниямагния сверх допустимого расплавпродувают азотом. Отрицательное влияние остаточного азота компенсируется введением в расплав болеесильных нитридообраэователей (титан, ниобий, тантал), чем железо.Причем введение титана сверх О, 157,ниобия сверх 0,087 и тантала 0,057резко снижают механические свойствачугуна. Нижний предел этих элементовустановлен экспериментально с учетомих благоприятного воздействия наструктуру и свойства получаемого чугуна, снижение процентного содержания этих элементов влияет на образование формы графита и свойствавыплавляемого чугуна./Структура предлагаемого чугунаимеет ферритно-перлитную металлическую матрицу и шаровидные включенияграфита,Для исследования свойств полученных сплавов заливались отливкис толщиной стенки 30 мм и пробына отбел со сквозной щелью, установленные на стальную плиту.В табл. 2 приведены свойстваизвестного и предлагаемого сплавов. Как видно из табл. 2, предлагаемый сплав обеспечивает более высокиемеханические свойства в отливкахпри содержании серы в исходном расплаве на уровне 0,02-0,067 При этомон имеет меньшую склонность к отбелу в тонких сечениях отливок.Наиболее рациональными областямиприменения предлагаемого сплава являются нагруженные детали тракторовн автомобилей, а также сельскохозяй-,ственных машин,1194906 Таблица 1 Содержание элементов, мас.Х Способ 81 Мп АЮ Са 3,5 2,0 0,25 0,08 0,025 0,04 0,015 3,1 18 015 005 0015 003 001 335 21 03 005 04 0013 002 3,6 2,4 0,45 0,10 0,065 0,30 0,03 Средний Верхний Продолжение табл.1 Содержание элементов, мас. Й Способ РЗМ Н Та Се Т 1 0,015 0,05 Известный Средний 0,015 0,05 0,01 0,01 0,01 0,01 Предлагаемый Нижний 0,02 0,05 0,045 0,045 0,045 0,045 Средний Верхний 0,03 0,085 О, 15 0,08 0,03 Таблица 2 Уровень содержаниякомпонентов Способ кг/ В 3, Х Отбел, мм Известный Средний 220 2. 20 Предлагаемый Нижний Средний 63 60. Верхний Составитель Н.Шепитько Редактор М.Недолуженко Техред О,Ващишина Корректор М.СамборскаяЗаказ 7385/31 Тираж 582 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Уровеньсодержания компонентов Известный СреднийПредлагаемый Нижний Уровень содержания ком- понентов Свойства см 2 Н 260 3 240 3 230 4