Чугун

ОЮЗ СОВЕТСК ОЦИАЛИСТИЧЕ РЕСПУБЛИК А 9) (И 1)5 С 22 С 37/1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ техни енко,ова во ССС 1981 СССР 197854) Ч 57) И УНбретенможет металвано при к, рабоотносится ыть исполь унных отли рги изводств в иттрия болееударно-устойчиа и сопротивля" ении, что снижастойкость. онцентр ,12 мас ость с мость и т экспл ции нитрид 3 снижаетс ела праги осу при т тационную т и тациЕе со 2 мас.4), эксплу- йства урьмытойкостькие свойговеч 1 кость,ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Всесоюзный заочный полический институт(56) Авторское свидетельстй 956595, кл, С 22 С 37/10Авторское свидетельствоУ 724595, кл. С 22 С 37/10 Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке состава чугуна для отливок, работающих вусловиях отрицательных температур,Цель изобретения - повышение предела прочности при растяжении, а также усталостной и ударно-усталостнойдолговечности,Нитриды иттрия служат центрамикристаллизации, способствуют измельчению структуры, повышению ударноустойчивости и антифрикционных иэксплуатационных свойств при отрицательных температурах, При концентрации нитридов иттрия до 0,04 мас,измельчение структуры повышение антифрикционных свойств и эксплуатационной стойкости при отрицательныхтемпературах недостаточно, а при тающих при отрицательных температурах. Цель изобретения - повышение предела прочности при растяжении, а также усталостной прочности и ударФ но-усталостной долговечности при температурах минус (10-50)0 С. Новый чугун содержит, мас.3: С 2,6-3,2; Бд ,1,6-2,0; Мд 0,1-0,4; А 1 0,002-0,151 Се 0,002-0,05; Са 0,002-0,018; Мв 0,003-0,016; нитриды иттрия 0,04- 0,12; ЯЬ 0,01-0,081 Ре остальное.Дополнительный ввод в состав чугуна нитридов иттрия и ЯЬ повысил Ьд в 1,15-1,20 раза, ударно-усталостную долговечность в 1,10-1,22 раза и усталостную прочность в 1,15-1,49 раза. 2 табл. Сурьма перлитизирует матр очищает границы зерен и повы носостойкость, твердость,эксп онные и антизадирные свойства держание определено опытным и ограничено концентрацией (О, ниже которой износостойкость атационные и антизадирные сво низкие, а при концентрации с более 0,08 мас,1 снижаются с против пробуксовки, техничес ства, ударно-усталостная дол ность и эксплуатационная сто40 Введение церия в количестве 0,0020,05 мас.3 обусловлено стабилизирующим влиянием на величину твердости,его высокой химической активностьюи модифицирующей способностью, чтоповышает ударную вязкость стабильности структуры и служебных свойств приотрицательных температурах. Увеличение концентрации церия более 0,05 мас.3увеличивает отбел и твердость в тонких сечениях и на поверхности отливок, снижает эксплуатационную стойкость, а при содержании до 0,002 мас.Зон концентрируется в графите и неоказывает существенного влияния натвердость и стабильность структурыи служебных свойств при отрицательных температурах,Введение кальция в количестве 20О, 002-0, 018 мас,4 уменьшает брак попористости, измельчает и стабилизирует структуру, очищает границы зерен от неметаллических включений,,улучшает Фактор формы графита, чтообеспечивает существенное повышениеударной вязкости, стабилизации твердости, ударно-усталостной долговечности и служебных свойств при отрицательных температурах. При содержаонии кальция до 0,002 мас,3 модифицирующее и стабилизирующее влияниепроявляется слабо, износостойкостьпри отрицательных температурах иэксплуатационная стойкость недостаточны, а при повышении концентрации35кальция более 0,02 мас, увеличивается количество неметаллических включений, снижается плотность и стабильность твердости в отливках шкивов,что снижает эксплуатационную стойкость чугуна при отрицательных температурах.Длюминий поддерживает удароустойчивость, антифрикционные и пластические свойства на высоких уровнях, способствует повышению стабильности служебных свойств литых изделий при отрицательных температурах, При концентрации алюминия до 0,002 мас.3 анти 50фрикционные и служебные свойстванедостаточны, а при увеличении концентрации более 0,15 мас.3 увеличивается пористость, снижаются эксплуатационные свойства и износостойкость при отрицательных температурах,55Содержание основных компонентов(углерод 2,6-3,2 мас.4, кремний 1,62,0 мас.В и марганец 0,1-0,4 мас,"ь) принято на основании практики производства антифрикционных чугунов сповышенной сопротивляемостью к задирами, износостойкостью и эксплуата-.ционными свойствами при отрицательных температурах,Магний является упрочняющей микродобавкой и эффективным поверхностноактивным модификатором, способствующим повышению антифрикционных и экс"плуатационных свойств при отрицательных температурах. При концентрацииего до 0,003 мас.3 повышение износостойкости, эксплуатационных и антиФрикционных свойств недостаточно, апри концентрации магния более0,016 мас.3 повышается концентрациянеметаллических включений и снижаются характеристики антифрикционныхсвойств, ударно-усталостной долговечности и эксплуатационной стойкостипри отрицательных температурах.П р и м е р, Плавки антифрикционных чугунов проводили дуплекс-про,цессом: вагранка - дуговая электрическая печь. с перегревом до 14701480 С, в качестве шихтовых материалов использовали литые и передельныечугуны, чугунный и стальной лом, нитриды иттрия, металлическую сурьму,ферроцерий, силикокальций, алюминийАЛ 91 и лигатуру )ХКМК. Модифициро-.вание чугуна смесью из силикокальция,нитридов иттрия, металлической сурьмы, ферроцерия, алюминия и лигатурыЖКСКпроизводили при 1420-1440 С,Разливку чугуна в литейные формы осуществляли при 1350"1400 С.В табл. 1 приведены химическиесоставы чугунов опытных плавок.Усвоение микролегирующих и модифицирующих добавок составило, 4: нитриды иттрия 84; церий 73; сурьма 74,кальций 68, магний 47, Определениесодержания компонентов в чугуне проводят методами дифференцированногохимического анализа.1В табл. 2 приведены механическиеи эксплуатационные свойства чугуновопытных плавок, полученные по стандартным методикам на образцах и технологических пробах. Как видно из табл. 2, дополнительный ввод в состав чугуна нитридов ит" трия и сурьмы позволяет повысить Ь в 1,15-1,20 раза,усталостную прочность в 1,15-1,49 раза и ударно69 6тельно содержит нитриды иттрия исурьму при следующем соотношениикомпонентов, мас.Ф:Углерод. КремнийМарганецАлюминийЦерийКальцийМагнийНитриды иттрияСурьмаЖелезо Табли ца 1 сСоставычугуна Содержание компонентов, мас.Ф Алюми- Нитридыний иттрия Угле- Крем" ) Маррод нийганец Церий Каль- Магний Железо ций Сурьма Известный 0,06 0,06 0,02 Остальное 3,1 2,3 0,9 1,07 Предложенный1 2 3 0,0020 0,002 0,003 То же0,010 0,008 0,01005 0,018 0,016 -и 216 1)6 Оэ Оу 01 От 002 О ОЦ 3,0 1,8 0,3 о,об 0,05 0,07 3,2 2,0 О,Й 0,08 0,15 0,12 Известный чугун содержит медь 0,7 мас.ь,Таблица 2 Чугун Показатели Предложенный Известный2 3 550 634 664 670 388 332 233 зо 396 275 418 268 г 5 г зго 265 202 935 1060 1120 1260 672 740 795820 265 380 405 420 31 го 2380 171 о 3890 2730 1930 2295 118 о 920 3537 2515 187 о 4,5 4,1 2,3 3,7 15817усталостную долговечность в 1,101,22 раза. формула изобретения5 Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, алюминий, церий, кальций, магний и железо, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения предела прочности.при растяжении, а также усталостной прочности ударноусталостной договечности, при температурах от -10 до -50 С он дополнивременное сопротивление при растяжении ИПа Усталостная прочность, Ипа:при "1 О С