Чугун

(51 5 С уне марганц о снижается лен ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Институт проблем литья АН УССР (2) В.И.Литовка, Н.Н.Бех, В.В.Венгер, И.В.Ткачук, С .П.Димитриев, Е,А.Ерышканов и Ю.П.1 Цитков(56) Авторское свидетельство СССР В 998561, кл. С 22 С 37/00, 1981.Авторское свидетельство. СССР У 773121, кл. С 22 С 37/10, 1979.(57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для деталей, рабо- тающих в условиях пониженных температур.Цель изобретения - повышение хладостойкости и трещиностойкости,Выбор граничных пределов содержания компонентов в чугугге предложенного состава обусловлен следующимСодержание углерода в чугуне вь 6- рано из необходимости наилучшего со четания литейных и эксплуатационных свойств металла: при менее 3 15 мас.Х углерода появляется опасйость появления усадочных раковин, а верхний предел этого элемента (4,05 мас.Х) ограничен реальным его содержанием в чугуне при различных вариантах шихты. при изготовлении чугунных деталей,работающих в условиях низких температур до -40 С. Цель изобретения -повышение хладостойкости. Новый чугун содержит, мас,Х: С 3,1 5-4, 05;Ы 2,02-2,73 Мп 0,15-0,45; Из. 0,0 -0,20; РЗМ 0,005-0,060; Ма 0,0080,05; А 1 0,012 в ,092;.Сп 0,02-0,1 л;Са 0,003-0,04; Т 1 0,008-0,084;2 г 0,001-0,012; В 0,0004-0,0029 и Геостальное, Дополнительный ввод всостав чугуна Т, Ег и В позволилповысить хладостойкость (при-40 С) в 1,38-1,69 раза и трециностойкость - в 1,42-1,8 раза,2 табл,Пределы содержания кремния выбраны для обеспечения устранения отбела отливок, большого количества Феррита, повышения плотности и высокихзначений хладостойкости и трещиностойкости. При менее 2,02 мас,Е крем ния появляются усадочные деФекты и повышается доля перлитной составляющей структуры, что снижает уровеньрассматриваемых свойств металла. Верхний предел содержания кремния (2,73 мас,Е) ограничен из-эа опасности появления силицидов железа которые,несмотря на большое количество Феррита, уменьшают хладостойкость и, являясь концентраторами напряжений, понижают трещиностойкость чугуна.При содера менее 0,15 м жании в чугас.% замети е материала разрушениз-эа слабого легирования Феррита,а при более 0,45 мас.% марганцаувеличивается доля перлита, что охрупчивает чугун и снижает его хладостойкость и трещиностойкость,Никель повышает квазиизотропностьи, упрочняя Феррит, вызьвает увеличение разрушающих нагрузок чугуна.Этот эффект начинает проявляться при0,01 мас.Х данного элемента, а приболее 0,020 мас.% никеля вследствиеего перлитизирующего действия снижаются хладостойкость и трещиностойкость. 15Медь, как и никелЬ, легирует чу"гун и повышает сопротивляемость егонагрузкам, в том числе ударным, однако при более 0,14 мас.% этот эфФект заметно снижается иэ-за увели 20чения доли перлита в структуре.Редкоземельные металль (РЗМ) нейтрализуют влияние предных примесейи стабилизируют получение чугуна свысокими эксплуатационными характеристикамиф в предлагаемых количествах (0,005-0,06 мас.Х) РЗМ увеличивают число центров графитизации, апри более 0,06 мас,Х проявляетсяобратное влияние РЗМ - отбеливаю"ЗОщее, вызывающее снижение хладостойкости и ударостойкости чугуна,Магний в выбранных количествах(0,008-0,05 мас.Х) обеспечивает совместно с РЗМ, кальцием и циркониемизменение Формы графита от пластинчатой до компактной и шаровидной.При этом нижний предел магния является достаточным для получения высокопрочного чугуна при содержанииРЗМ около верхнего предела. Верхний предел магния ограничен опасно"стью появления отбела, хрупкостьюи снижением хладостойкости.и,.трещиностойкости материала,Титан и алюминий, являясь графи 45тизирующими элементами, ув еличивают количество Феррита в структуречугуна и, обладая. химическим сродством к кислороду, рафинируют расплав, вызывая повышение пластичностии сопротивление разрушению металла.Титан, кроме того, измельчает струк-:туру, повышая уровень прочности чугуна. При количествах менее0,008 мас.Х титана и 0,012 мас.Х алю 55миния влияние их на работоспособность чугуна не заметно, а при более 0,084 мас.% титана и 0,092 мас.% алюминия появляется опасность ихдесфероидиэирующего действия, появления неметаллических включений икак следствие, снижение механическиххарактеристик чугуна,Кальций рафинирует чугун и увеличивает число центров кристаллизации, благодаря чему повышается коли- .чество Феррита и растут хладостойкость и трещиностойкость чугуна, Применее О, 003 мас,Х этого элемента егоположительное влияние не проявляется, а при более 0,04 иас.% кальцияв чугуне трудно достичь необходимыхсвойств из-за,его ничтожной растворимости и большого химического сродства к кислороду, сере и другим компонентам состава чугуна.Цирконий в предлагаемых количествах, как и кальций, измельчают кристаллическую структуру чугуна, повышая сопротивляемость последнегоразрушению при отрицательных температурах и препятствуя распространению трещин, При менее 0,001 мас,Хциркония его действие незначительно,а превьшение его содержания0,012 мас.% вызывает затвердеваниечугуна с образованием охрупчивающихфаэ, снижающих работоспособность изделий,Бор действует как присадка, измельчающая зерно, раскисляющая и дегазирующая расплав. При менее0,0004 мас.Х бора его действие непроявляется, а при более 0,0029 мас.Хпоявляется опасность охрупчивания(ферросилиций, ферромарганец, ФерросиликоРЗМ, Ферротитан, силикокаль"ций, Ферросиликоцирконий, Ферробор)и легирующих материалов (никель,медь, алюминий) вводили в печь иликовш при выпуске металла иэ печи,а модифицирование проводили в литейных Формах - лигатуру типа ФСМг:(ТУ 14"5-134-86) измельчали до Фракций 1 -5 мм и помещали в реакционных камерах литниковой системы.В качестве показателя хладостойкости чугуна применяли величину его ударной вязкости при температуре минус 40 С, которую определяли нао, 060 вест 0012 О О о,2 а о,о 8 0,06 0,39 О, 047 О,О 4О,28 О,420 15 025284 34 1, 11 0,012 0,03 0,08 0,65 0020 Т аб лиц Предло женный 7976 83 78 80 72 66 76 5 Ь 6 Известный89 4 8 5(ГОСТ 9454-78). Образцы вырезалииз клиновидных проб (ГОСТ 7293-85).Трещиностойкость чугунов изучалина образцах сечением 20"40 мм, длиной 180 мм, с шевронным надрезом,в котором предварительно выращивали усталостную трещину. Иснытанияообразцов при температуре минус 40 Спроводили на машине ПД, оборудованной специальной камерой для охлаждения образцов,Химические составы известного ипредложенного чугуна и уровень ихсвойств приведены в табл. 1 и 2.Как следует из табл. 1 и 2, дополнительный ввод в состав предложенного чугуна Тх, Ег и В позволилпо сравнению с известным чугуномповысить ударную вязкость (КС) принизкой температуре -40 С в 1,381, 69 раза и трещиностойкость Ко.1,42-1,8 раза.Формула изобретенияЧугун, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, редкоземельные металлы, магний, алюминий, медь,кальций и железо, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения хладостойкости и трещиностойкости, он дополнительно содержит титан, цирконий и бор при следующем соотношении компонентов, мас.Ж: УглеродКремнийМарганецНикельРедкоземельныеметаллы 0,005-0,060 Магний 0,008-0, 050 Алюминий О, 012-0, 092 Медь О, 02-0, 14 Кальций 09003-0 т 04 Титан О, 008-0, 084 Цирконий 0,001-0, 012 Бор 0,0004-0,0029 Железо . Остальное В качестве примеси чугун содержит серу менее 0,01 57., фосфора менее 0,1 2 Х и хрома менее О, 237 Сн ТТ Вт В 8 Р