Высокопрочный чугун

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобрете и может быть стве деталей сельскохозяй шение механ жит, мас.ь;0,2 - 2,5; А О, 3,27; Се 0,02 - 005, Ма и Дополнитель ного чугуна Ч позволяет пов чугуна; 0 в 1,5 КС в 2,20-2,3 существенного измельчения структуры в отливках и повышения динамических характеристик механических свойств. При концентрации диборидов ванадия более 0,28 мас,; увеличивается количество дефектов кристаллической решетки металлической основы, содержание неметаллических включений по границам зерен, ухудшается фактор графитных включений, повышаются термические напряжения, что снижает динамические характеристики механических свойств,Никель введен как эффективный микролегирующий компонент, существенно упрочняющий матрицу при изотермической выдержке, измельчающий графитные включения, обеспечивающий однородность структуры и повышение динамических характеристик механических свойств. Верхний предел концентрации никеля (3,27 мас.0 ь) обусловлен снижением технологической пластичности при более высоком его содержании. При концентрации никеля меГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССР М 985119, кл. С 22 С 37/00, 1983.Авторское свидетельство СССР М 550453, кл. С 22 С 37/10, 1975. (54) ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ЧУГУН Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для деталей автомобилей, тракторов и сельскохозяйственных машин,Цель изобретения - повышение механических свойств.Изобретение иллюстрируется примерами конкретного выполнения,Выбор граничных пределов содержания компонентов в чугуне предложенного состава обусловлен следующим.Введение диборидов ванадия обусловлено тем, что они являются дисперсными тугоплавкими частицами, которые микролегируют металлическую основу и измельчают структуру, являясь центрами кристаллизации, изменяют характер кристаллизации, что способствует повышению ударной вязости, предела выносливости при кручении и других динамических характеристик механических свойств. Введение их до 0,02 мас,не обеспечивает достаточного количества центров кристаллизации в расплаве,ние относится к металлургии использовано при производавтомобилей, тракторов и ственных машин. Цель - повыических свойств, Чугун содер- С 2,2 - 2,8; 5 1,1 - 1,45; Мп 2-1,0; Мц 0,03 - 0,07; М 1,21 - 0,05; ЧВ 2 0,02-0,28, Са 0,02 - /или Рг и Ре остальное, ный ввод в состав предложенВ 2, С 1, а также Ыа и/или Рг ысить механические свойства 3 - 1,58 раза, д в 1,87-1,97 оаза, 4 раза, 2 табл, 152758150 нее 1,21 мас,ф укрупняется структура, снижаются однородность графитных включений, динамическая прочность, предел выносливости при кручении,Металл из группы, содержащей неодим и празеодим, способствует улучшению формы графита и распаду эвтектического цементита, очищает границы зерен, снижает загрязненность чугуна неметаллическими включениями, повышает предел выносливости при кручении и другие динамические характеристики механических свойств, При концентрации его до 0,01 мас.% модифицирующий эффект недостаточен, а при повышении его содержания более 0,028 мас,7 ь увеличивается отбел, снижаются технологическая пластичность, динамическая прочность и предел выносливости при кручении, служебные свойства.Граничные параметры содержания углерода (2,2 - 3,8 мас.7 ь) и кремния (1.1 - 1,45 мас,) определены исходя из практики производства высокопрочных чугунов с повышенными динамическими характеристиками механических свойств и мелкозернистой структурой. При концентрации углерода более 3,8 мас.7 ь и кремния более 1,45 мас,% снижаются предел выносливости при кручении, ударная вязкость и другие динамические характеристики механических свойств чугуна, а при концентрации углерода до 2,2 мас. и кремния до 1,1 мас,овозрастают отбел и термические напряжения, снижаются трещиноустойчивость, ударная вязкость и предел выносливости при кручении.Содержание легирующих добавок (марганец 0,2 - 2,5 мас,ь, алюминий 0,2-1,0 мас.7 О) обусловлено существенным повышением технологической пластичности и прочности и ограничено пределами, ниже которых пластичность, предел выносливости при кручении и прочностные свойства недостаточны, а выше которых увеличиваются пористость, пленообразование и термические напряжения и снижаются пластические свойства и предел выносливости при изгибе и кручении,Введение кальция в количестве 0,005- 0,023 мас.фб, церия в количестве 0,02-0,05 мас. 6 и магния 0,03-0,07 мас.% обусловлено их высокой модифицирующей эффективностью и поверхностной активностью, которые обеспечивают повышение пластических свойств, трещиноустойчивости и динамических характеристик механических свойств. При их содержании меНее нижних пределов упругопластические свойства низкие, Их содержание обусловлено пределами, обеспечивающими получение шаровидного графита и чугуна и необходи 5 10 15 20 25 30 35 40 45 мые упругопластические свойства, При введении кальция более 0,023 мас.% увеличивается содержание неметаллических включений в структуре чугуна и снижаются динамические характеристики механиче- СКИХ СВОЙСТВ,Плавку чугуна проводили дуплекс-процессом вагранка-дуговая печь с использованием в качестве шихтовых материалов литейных чугунов, стального лома и ферросплавов. Микролегирование чугуна марганцовистым никелем НМц 5, алюминием А 41, силикомарганцем СМи диборидами ванадия проводили в электропечи ДС 5 в конце плавки, а модифицирование ферроцерием (ТУ 1243 - 75), металлическими сплавами неодима и празеодима, магниевой лигатурой, силикокальцием СКЗО - в раздаточных литейных ковшах, Заливку модифицированного чугуна осуществляли при температуре 1380 - 1390 С, Вместе с формами для получения образцов и литых деталей получали технологические пробы,Для определения свойств чугуна заливали ступенчатые технологические пробы, пробы на жидкотекучесть, трещиностойкость и формы для получения образцов для механических испытаний,В табл, 1 приведены химические составы чугунов опытных плавок. Содержание компонентов в высокопрочном чугуне определяли методом химического дифференцированного количественного анализа по методике ЦНИИЧермета, ударную вязкость - на образцах 55 х 10 х 10 мм с полукруглым надрезом,В табл, 2 приведены данные о механических и технологических свойствах высоко- прочных чугунов. Механические свойства получены на стандартных образцах после изотермической закалки при 360 - 370 С в течение З,б - 3,8 ч.Как следует из табл, 1 и 2, дополнительное введение в чугун предложенного состава диборидов ванадия, церия, а также неодима и/или празеодима позволило повысить д в 1,53 - 1,58 раза, д - в 1,87 - 1,97 раза, КС - в 2,2-2,34 раза. Формула изобретения Высокопрочный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, алюминий, магний, никель, редкоземельные элементы, кальций и железо. о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения механических свойств, он дополнительно содержит дибориды ванадия, а в качестве редкоземельных элементов он содержит церий и один элемент иэ группы, содержащей неодим и пра162758Никель 1.21-3.27 Дибориды ванадия 0,02-0,28 Церий 0,02-0,05 Один элемент из группы, содержащей неодим и празеодим 0,01 - 0,028 Кальций 0,02-0,05 Железо Остальное зеодим, при следующемпонентов, мас. е 4:УглеродКремнийМарганецАлюминийМагний 0,соотношении ком 2,2-2,8 1,1-1 л 5 0,2 - 2,5 0,2-1,00,03 - 0,07 Таблица 1 Примечание: Иаеестнне чутун садерацлт 0,9 Сц и 0.0396 Сс Таблица 2 Своиства высокопрочныхч новП е ложенный Показатели ИзвестныйВременное сопротивление,МПа Относительное удлинение,Удаоная вязкость, Дж/см, Предел вынос-ливости при кручении,МПа Индекс загрязненности неметаллическими включе 0 зТермические напряжения в отливках, МПа 840 818 828 842 815 530 18,8 18,9 18,6 19,2 18,9 9,7 84,4 86,6 82,3 85,0 88,0 83,0 37,5 245 246 232 248 249 135 235 1,3 1,2 1,4 1,4 1,3 1,5 5,5 10,3 10,2 11,7 1 1,2 10,4 1 1,6 33 Составитель Н, КосторнойРедактор А, Маковская Техред М.Моргентал Корректор О. Ципле Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 318 Тираж 375 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР, 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5