Сплав для легирования чугуна

(19 5 С 22 С 35/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР Е ИЗОБР ТЕН ОПИ А СК СВИДЕТЕЛ ЬСТ(56) Авторское свидетелМ 449974, кл. С 22 С 35Авторское свидетелМ 908899, кл, С 22 С 35 аторов Чусовского а и Уральский наинститут черных Зеленов, Ю.А.Леконирнов, А.А.филип- М.Рапопорт ство СССР00, 1973.ство СССР00, 1980. УУ до стиъ 0,2-3,00,6 - 17,00,5-8,010 - 4034 - 100,5-15 Остальное ава является сть и неодномых отливок арбидостабижает воэможегирования и данного сп себестоимо уры получае одержания к ментов, что су ния его для л на,Изобретениечастности к разрания и легированиИзвестен сплкисления и легищий, мас.%;УглеродКремнийМарганецХромВанадийНиобийЖелезоНедостаткомего повышеннаяродность структиз-за высокого слизирующих зленость использовараскисления чугу относится к металлургии, в откесплавовдля раскислеваграночных чугунов, ав, применяемый для расования чугуна, содержа(54) СПЛАВ ДЛЯ ЛЕГИРОВАНИЯ ЧУГУНА (57) Изобретение относится к сплавам для легирования чугуна. Цель изобретения - стабилизация твердости в отливках с сечением 10-30 мм, устранение осевой пористости и повышение предела прочности чугуна при растяжении, Сплав для легирования чугуна содержит, мас.%: углерод 3 - 5; кремний 0,2-2,0; марганец 0,2-2,0; ванадий 0,4 - 1,0; титан 0,05 - 1,5; хром 0,05 - 2,0; алюминий 0,05 - 1,0; магний 0,001 - 0,1; кобальт 0,01 - 1,0; железо остальное. Легирование предлагаемым сплавом ваграночного чугуна позволяет стабилизировать твердость ч г - на в отливках с сечением 10 и 30 мм 235-255 МПа, при этом предел прочно равен 280 - 335 МПа. 1 табл,Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является сплав для раскисления и легирования, содержащий. мас,%:Углерод 0,8-5,0 Кремний 0,2-2,0 Марганец 0,2-2,0 Хром 0,05 - 2,0 Ванадий 0,4-2,0Алю й 0,05 - 1,0 Медь 0,03-1,5 Титан 0,05-4,0Железо Остальное Однако при использовании данного сплава в качестве компонента ваграночной шихты не обеспечивается однородность структуры чугуна, а также наличие брака отливок по газовым пузырям, Все это ограничивает область его применения при выплавке чугуна.5 10 20 25 ЗО 40 50 Цель изобретения - стабилизация твердости в отливках с сечением 10 - 30 мм, устранение осевой пористости и повышение предела прочности чугуна при растяжении,Поставленная цель достигается тем, что сплав для раскисления и легирования, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, алюминий, медь, титан и железо, дополнительно содержит магний и кобальт при следующем соотношении компонентов,мась:Углерод 3 - 5Кремний 0,2-2,0 Марганец 0,2-2,0Хром 0,05 - 2,0 Ванадий 0,4-1,0 Алюминий 0,05 - 1,0 Медь . 0,03-1,5 Титан 0,05-1,5 Магний 0,001 - 0,1 Кобальт 0,01-1,0 Железо Остальное Выбор пределов содержания элементов в предлагаемом составе сплава обусловлен следующим, Содержание углерода,кремния и марганца выбрано исходя из их влияния на структуру чугуна, обеспечивающего выделение перлитоферритной металлической основы и пластинчатого графита, что обеспечивает однородность структуры чугуна. Хром, ванадий и титан в предлагаемом сплаве используются в пределах, обеспечивающих при.выплавке чугуна измельчение аустенитно-графитовой эвтектики и выделение мелкодисперсных карбидов и карбонитридов без структурно-свободного цементита, что повышает механические свойства чугуна, Наличие алюминия и меди способствуют равномерности структуры и свойств раэностенных отливок. Дополнительное введение в предлагаемый сплав магния и кобальта совместно с другими элементами сплава повышает однородность структуры выплавленного чугуна и устраняет осевую пористость. Ваграночный чугун наиболее склонен к повышенному содержанию серы и большого количества окислов. Наличие окисленного металла приводит к появлению пузырьков в отливке, связанных с восстановлением окиси железа по реакции ГеО + СО = Со 2+ Ге, Наличие С 02 в отливках ведет к образованию дефектов в виде пузырьков, Введение Мд и Со в состав сплава приводит к уменьшению их количества как за счет увеличения интервала кристаллизации чугуна, что обеспечивает более полное всплывание пузырьков в прибыльную часть отливки при затвердении, так и за счет связывания части кислорода углекислого газа по реакции СО 2+ 2 Мд = 2 МдО+ С. Являясь тугоплавкой фазой, МдО служит центром кристаллизации, измельчает аустенитно-графитовую эвтектику, что способствует стабилизации твердости в отливках. Введение кобальта в предлагаемых пределах измельчает графитовые включения, что также способствует стабилизации твердости в отливках и повышению и редела прочности чугуна при растяжении.При содержании в предлагаемом сплаве магния и кобальта ниже нижних пределов они не обеспечивают достижения поставленной цели, Увеличение их содержания выше предлагаемого верхнего предела нецелесообразно, так как дальнейшего повышения заявляемых свойств не достигается из-за повышения угара данных элементов и повышения склонности чугуна к образованию в структуре газовых пузырей.П р и м е р, Для оценки эффективности действия сплавов их в количестве 30 (15 кг) от металлозавалки вводят в 50-килограммовую индукционную печь, Другие компоненты металлической шихты специально подбирают окисленными с целью получения повышенного содержания ГеО в расплаве. Температура перегрева в печи не превышает 1340 - 1380 С. Из выплавленного чугуна отливают цилиндрические пробы диаметром 10 и 30 мм, на которых определяют твердость и предел прочности, Для оценки наличия газовых пузырей в закристаллизовавшемся чугуне заливают цилиндрическую пробу диаметром 50 мм и длиной 150 мм в сырую форму. Закристаллизовавшуюся пробу разрезают вдоль оси для оценки осевой пористости.Анализ полученных результатов показал, что при использовании в составе шихты известного сплава отливка характеризуется наличием осевой гаэоусадочной пористости, Кроме того, даннь 1 й чугун, залитый в земляные сырые формы, характеризуется неоднородностью структуры, о чем свидетельствует резкое отличие значения твердости на образцах диаметром 10 и ЗО мм. При использовании для выплавки чугуна предлагаемого сплава с содержанием компонентов на нижнем и верхнем уровнях(образцы 2 и 3) достигается выравнивание твердости и повышение предела прочности для разнотолщиннцх отливок, что связано с выравниванием однородности структуры. При этом также снижается количество газовых пузырей в отливках, о чем свидетельствует отсутствие осевой пористости в образцах. При содержании компонентов предлагаемого сплава выше и ниже предлагаемых пред172316 20 Химический состав сплава, иасА Предел лрочностиФвНПа алость Твердости уна на чугуна на зцах образцах газо. НПа,Есть 244 24 255 245 238 270 203 235 249 240 210 244 О,О005 0,011,0 0,108 0,050 04 0,0091 0,2 0,6 0,70,4 0,050,6 0,7О,з О,аа1,1 1,6 1,20,052,00,80,041,1 1 4,0 2 3,0 3 5,0 4 . 4,О 5 2,9 65,1,2 1,0 0,2 0,2 2,0 2,0 1,2 1,0 212,1 0,01,00,610,0091,1 и Составитель Н.КосторнойТехред М.Моргентал Корректор О.Ципле Редактор М,Петрова Заказ 1045 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 елов (образцы 5 и 6) достичь целей изобретения не удается.Сопоставительный анализ предлагаемого технического решения с известным показал, что данный состав сплава для легирования отличается от известного введением новых компонентов, а именно магния и кобальта.Известно использование в составе сплава для раскисления и микролегирования стали магния, которое позволяет повысить чистоту стали по неметаллическим включениям, Известно также использование в составе сплава кобальта, что позволяет повысить жидкотекучесть, изнОсостойкость и прочность чугуна,Однако применение данных элементов в сочетании с остальными компонентами в этих сплавах не обеспечивают стабилизацию твердости в отливках с сечением 10-30 мм, устранение осевой пористости и повышение предела прочности чугуна при растяжении,Таким образом, данный состав сплава придает чугуну новые свойстваВ таблице приведен химический состав сплава и свойства чугуна.Из представленных в таблице данных следует, что использование предлагаемого состава сплава по сравнению с известнымпозволяет снизить брак по газовым дефектам в отливках; улучшить обрабатываемостьотливок; повысить эксплуатационные свой 5 ства отливок за счет выравнивания однородности структуры и свойств,Формула изобретенияСплав для легирования чугуна, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, алю 10 миний, ванадий, титан и железо, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью стабилизациитвердости в отливках с сечением 10-30 мм,устранения осевой пористости и повышения предела прочности чугуна при растяже 15 нии, он дополнительно содержит магний икобальт при следующем соотношении компонентов, мас. :УглеродКремнийМарганецХромАлюминийВанадийТитан25 МагнийКобальтЖелезо