Чугун с вермикулярным графитом

(я)5 С 22 С 37/10 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1520133, кл. С 22 С 37/10, 1989,Авторское свидетельство СССРЛЬ 1569349, кл. С 22 С 37/06, 1990,(54) ЧУГУН С ВЕРМИКУЛЯРНЫМ ГРАФИТОМ Изобретение относится к литейному производству, в частности к изысканию чугунов, применяемых для литья металлических литейных форм (кокилей).Цель изобретения - повышение прочности и термостойкости при высоком уровне пластичности,При установлении необходимых соотношений компонентов исходили из следующего.Углерод, Углерод является одним из основных элементов, определяющим количество и размеры графитных включений. При увеличении его содержаний свыше З,бо/О повышается количество графита в чугуне и больше выделяется феррита, что приводит к снижению прочностных характеристик и износостойкости. Снижение содержания углерода ниже 3% приводит к понижению степени графитизации и снижению пластичности.Кремний. В предлагаемых концентрациях кремний совместно с никелем уравновешивает действие карбидообразующих и.,Ждо 1759941 А 1(57) Использование: чугун с вермикулярным графитом преимущественно для кокилей, обладающий повышенными прочностными свойствами и термостойкостью при высоких значениях пластичности. Сущность изобретения: чугун с вермикулярным графитом содержит, мас,о/: С 3,0 - 3,6; Я ",б - 2,8; Мп 0,4 - 0,6; Сг 0,15 - 0,3; М 0,6 - 1,2; А 0,1 - 0,3; Т 0,3 - 0,5; Си 0,1 - 0,3; РЗМ 0,104 - 0,165; Ре ост, Дополнительное легирование чугуна никелем, титаном и медью и модифицирование редкоземельными металлами позволяет повысить прочность и термостойкость чугуна, 1 табл. элементов. При содержаниях кремния менее 1.6 оь параметр графитизации низок и такой чугун обладает низкой прочностью и термостойкостью. Увеличение содержаний свыше рекомендуемого верхнего предела приводит к выделению большого количества графитных включений, что также снижает прочностные характеристики чугуна.Марганец, В рекомендуемых пределах концентраций марганец повышает дисперсность перлита, что способствует повышению уровня прочностных свойств. При содержаниях менее 0,4 О влияние марганца на увеличение дисперсности матрицы незначительно, а при содержаниях свыше 0,6; происходит снижение термостойкости за счет выделения карбидной фазы.Хром, Предложенная концентрация хрома в комплексе с остальными легирующими компонентами обеспечивает достижение необходимого уровня прочностных свойств. При концентрации хрома менее 0,15% его влияние незначительно, а при увеличении ее свыше 0,3/, в структуре вы 1759941деляется карбидная фаза, что приводит к снижению термостойкости сплава.Алюминий. Содержание алюминия в рекомендованных пределах обеспечивает совместно с легирующим и модифицирующим комплексом увеличение термостойкости, П ри содержаниях алюминия менее 0,1 влияние его незначительно, а при содержаниях свыше 0,3 не наблюдается значительногоо повышения термостойкости.Дополнительное модифицирование редкоземельными металлами, легирование медью, титаном и никелем позволяют стабильно получать чугуны перлитного класса с графитными включениями вермикулярной формы, котооые обладают комплексом свойств, достижение которого является целью изобретения. При содержаниях редкоземельных металлов менее 0,104 увеличивается количество графитных включений и они приобретают пластинчатую форму, что резко снижает прочностные характеристики чугуна. Увеличение же содержаний редкоземельных металлов свыше 0,165 приводит к образованию графитных включений шаровидной формы, что также не обеспечивает достижения поставленных целей,При содержаниях титана и меди в указанных пределах обеспечивается стабильное получение перлитной матрицы и значительное расширение зоны существования графитных включений вермикулярной формы, Снижение концентраций титана и меди ниже предлагаемых нижних пределов приводит к снижению прочности и сужению области существования графитных включений вермикулярной формы. Ввод титана и меди свыше верхних пределов не вызывает значительных увеличений показателей исследуемых свойств и не расширяет зону существования графитных включений вермикулярной формы.В указанных пределах никель нейтрализует карбидообразующее действие хрома, повышает термостойкость чугуна. При концентрациях никеля менее 0,6 резко уменьшается количество графита, что вызывает снижение термостойкости. Увеличениесодержаний выше 1,2 не приводит к значительным изменениям свойств, а сто 5 имость чугуна увеличивается значительно.Изобретение иллюстрируется примерами конкретного выполнения,Чугун выплавляли в индукционной печиМГП - 67. При достижении чугуном темпера 10 туры 1400+5 С его выпускали в ковш с расчетным количеством лигатуры Ф СЗОРЗМЗО.Далее при 1320 - 1340 С производили отливку кокилей, Чугун по прототипу выплавлялипо той же технологии. Из опытных кокилей15 вырезали темплеты, из которых изготавливали образцы для металлографицеского анализа и определения исследуемых свойств.Мерой термостойкости была протяженность трещин на площади шлифа после 10020 циклов - нагрев до 650 С и охлаждение вводе с температурой 20 С. Прочностные ипластические характеристики определялипо стандартным методикам. Химические составы чугунов и результаты испытаний при 25 ведены в таблице,Как видно из таблицы, поставленнаяцель достигнута, Так, прочность предлагаемого чугуна в сравнении с чугуном поавт.св, % 1569349 повысилась на 19, термо 30 стойкость - на 27 , при этом значение относительного удлинения также увеличилосьна 34 У,.Формула изобретенияЧугун с вермикулярным графитом, со 35 держащий углерод, кремний, марганец, хром,алюминий и железо, о тл и ч а ю щи й с я тем,что, с целью повышения прочности и термостойкости при высоком уровне пластичности, он дополнительно содержит редко 40 земельные металлы, титан, медь и никельпри следующем соотношении компонентов,мас.: углерод - 3,0 - 3,6; кремний - 1,6 - 2,8;марганец - 0,4 - 0,6; хром - 0,15 - 0,3; никель -0,6 - 1,2; алюминий - 0,1 - 0,3; титан - 0,3 - 0,5;45 медь - 0,1 - 0,3; редкоземельные металлы -0,104-0,165;железо - остальное,1759941 Продолжение таблицы Составитель Л. ИвановаТехред М.Моргентал Корректор Е. П дактор каз 3159 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 ательский комбинат "Патент", г. Ужгор Гагарина, 10 Произв но П р и м е ч а н и е. Плавки 1 - 3 отлиты из чугуна по прототипу, плавки 4 - 8 из чугун по предложенному изобретению.