Высокопрочный чугун

СОЮЗ СОВЕТСКИХ ЯО БЛИ(51)5 С 22 С 3 П Е РЕТЕНИ АВТОРСКОМ ное обьедин Карпенк адюкова 88,8)123606,1984тельство С 2 С 37/00,тических ридов ал ность ст недостат более О, ние в ст чений, с свойствминия дуктурычны, а5 мас.Фуктуреижается ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение относится к металлургии и .может быть использовано прпроизводстве отливок из высокопрочИзобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов высокопрочного чугуна.Цель изобретения - повышение предела прочности при растяжении, а также ударной вязкости и износостойкости при сухом трении в интервале температур 20-600 С,Изобретение иллюстрируется следующими примерами,Выбор граничных пределов содержания компонентов в чугуне предлагаемого состава обусловлен следующим.Дополнительное введение нитридовалюминия в количестве 0,05-0,15 мас.Фмикролегирует и измельчает металлическую основу, стабилизирует структуру и механические свойства, повышает стабильность износа и упруго-пласного чугуна. Цель изобретения - повышение предела прочности при растяже"нии, а также ударной вязкости и изностойкости при сухом трении в интервале температур 20-600 С. Чугунсодержит, мас.Ф: С 2,7-3,7; Я 2,53,5; Мп 0,1-0,4; Мв 0,02-0,08; Се0,005-0,009; В 0,02-0,06 р оксисульфиды титана 0,05-0,55; нитриды алю"миния 0,05-0,15 и Ре остальное. Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна бора, нитридов алюминия, а также содержание в нем Т, 8и О в виде оксисульфидов титана позволяют повысить предел прочности прирастяжении в 1,11-1,21 раза; ударнуювязкость в 1,21-1,31 раза и износостойкость в 1,49-2,25 раза. 2 табл. При содержании нит 0,05 мас,Ф стабиль ударная вязкость ри их увеличении повышается содержаеметаллических вклюударная вязкость и износостоикостьВведение бора в колич 0,06 мас.3 обусловлено е химической активностью и тью очищать границы зере ре чугуна, упрочнять его сопротивляемость износу, вязкость и эксплуатацион вечность. При концентрац 0,02 мас.Ф его влияние к ностно-активного модифик ляется слабо и стабильно стве 0,02- о высокой способносв структуповышая ударнуюую долго- " и бора док поверхтора проявть механи 1585372ческих свойств и износа недостаточна,При увеличении концентрации бора бо-,лее 0,06 мас. снижается однородность структуры чугуна, отмечаетсявыделение боридов по границам зерен,что снижает стабильность износа, упруго-пластических и эксплуатационныхсвойств.Введение кислорода и связываниесеры и титана в оксисульфиды титанаповышает стабильность структуры, вызывая дробление сульфидной эвтектики,измельчает структуру, повышая износостойкость и ударную вязкость, Увеличение концентрации оксисульфидов титана более 0,55 мас.3 снижает однородность структуры, повышает содержание неметаллических включений по границам зерен, усиливает процессы ликвации и Оагуляции и склонность цугу;на к хрупкому разрушению. При снижении концентрации оксисульфидов менее,0,05 мас,3 укрупняется структура чугуна, повышается содержание Ферри-а 25и снижаются характеоистики износостойкости и упруго-пластические свойства,В предлагаемом чугуне содержаниеосновных компонентов принято в количествах, мас,Ф; углерод 2,7-3,7, кремний 2,5-3,5, и марганец 0,1-0,ч, которые обеспечивают снижение дефектовв отливках и повышение стабильностиструктуры, износостойкости чугуна иупруго-механических свойств,Магний (0,02-0,08 мас.ь 1 и церий10,005-0,009 мас,Ж) содержатся в чугуне в количествах, обеспечивающихвысокий Фактор Формы графита и. неснижающих ударную вязкость, износостойкость и служебные свойства. Исключение из состава чугуна церия приводит к образованию в чугуне дефетовстоуктуры типа черных пятен и сни,нению стабильности механических свойств,Увеличение содержания магния и цезиявыше верхних пределов повышает ихугар, повышает содержание неметаллических включений и интерметаллида50типа СеГе, что снижает стабильностьмеханических свойств, При концентрации магния и церия ниже нижних пределов их модифицирующий эффект недостаточен,П р и м е р. Плавку чугуна проводили в индукционных печах из шихтывключающей возврат прессового цеха,литейные коксовые чугуны ЛКи ЛК, Формула изобретения Высокопрочный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, магний, церий, титан, серу и железо, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения предела прочности при растяжении, а также ударной вязкости и износостойкости при сухом трении в интервале температур 20-600 С, он дополнительно содержит нитриды алюминия, боп и кислород связанный с титаном и серой в оксисульфиды, при следующем соотношении компонентов, мас.3:УглеродКремнийМарганецМагнийЦерий 2,7-3, 2,5-3,5 0,1-0, 0,02-0,08 0 005-0 009 передельных рафинированных чугунов, Ферробора ФБ 1 и карбюризатора, Рафинирование расплава производят кальцинированной содой. Перегрев расплава в печи при рафинировании 1180-1500 С, После рафинирования расплав продувают кислородом в течение 0,3-3,0 мин и микролегируют нитридами алюминия. Модифицирование чугуна производят в оазливочных ковшах лигатурой КМи Ферроцерием. Разливку металла в литейные формы производят при 1 л 00 1 гг 20 С.В табл, 1 приведены химические составы чугунов опытных плавок, Определение состава чугуна проводили методом дифференцирования химического анализа сталей и сплавов, содержащих нитриды, окислы и оксисульфиды. Качественный анализ структуры высоко- прочного чугуна проводили металлографическим методом.Механические свойства чугунов опытных плавок приведены в табл. 2, Испытания на ударную вязкость проводят на трех образцах размером 1110 " к 55 мм с У-образным надрезом, а испытание на растяжение - на образцеф 10 мм.Как видно из табл. 2 предлагаемый высокопрочный чугун благодаря дополнительному вводу бора, нитридов алюминия, а также содержания оксисульФидов титана повышает предел прочности при растяжении в 1,11-1,21 раза ударную вязкость в 1,21-1,31 раза и износостойкость в 1,19-2,25 раза,НитридыалюминияБор ОксисульфидытитанаЖелезо 0,05 е 0,15 0,02 е 0,06 0,05 0,55Остальное Табли цаЭлемент Химический состав высокопрочных чугунов, мас,Ф Извест- Предлагаемыйный т е В е В В т е3,32,50,20,050,01ее2,72,50,10,020,005ет3,73,50,40,080,009 УглеродКремнийМарганецМагнийЦерийОксисульфидытитанаНитриды алюминияБорЖелезо 3,3 3,0 0,3 0,05 0,0080,05 0,05 ЕВ 0,02 Осталь- Осталь ное ноеО,2 0,10 0,06 Осталь- ное 0,55 0,15 0,06 Осталь- ное Т а б л и ц а 2 Показатели Чугун Известный Предлагаемый 23 ) Ц Временное сопротивление прирастяжении, МПаУдарная вязкость,кДж/м 2, при,20400600Износостойкостьпри сухом трет.НИИ 1 МГ/М 2ГС 9при, С20400600 530 605 645 627 985 962 962 947 996 984 50 910 470 885 835 .950 57 48 68 52 72 60 54 58 65 85 112 135 Составитель Н,КосторнойРедактор М,Недолуженко Техред Л.Олийнык. Корректор Т,Малец ее те е е ет е Ве еееееВеее тт е те ее ете е ее е ее Заказ 2306 Тираж 482 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101