Чугун

(5 ц 5 С 2 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ический ледоваочевых, Н.ГераИзобретени в частности к со рых легированн Известен чу ского состава, м Углероде относится ставам выс х чугунов. гун 11, след ас % металл опрочн и,его химичеКремнийМарганецХромНикельВанадийМолибденБорМедь Железо Недостатком данногонедостаточно высокая изнпрочность, а также высока ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение относится к металлургии, в частности к составам высокопрочных серых легированных чугунов. Сущность изобретения; чугун содержит углерод, кремний, марганец, хром, никель, ванадий, кобальт, титан и железо, Новым является дополнительное введение в чугун галлия и германия при следующем соотношении компонентов, мас. %: углерод 2,5 - 4,5; кремний 1,5 - 3,6; марганец 0,3 - 1,5; хром 0,4-3,2; никель 0,3- 1,1; ванадий 0,01-0,05; кобальт 0,01-0,2; титан 0,05 - 0,5; галлий 0,0005 - 0,005; германий 0,0005 - 0,001; железо - остальное, Использование чугуна позволяет повысить служебные свойства чугуна: 0257 - 288 МПа, термостойкость (количество термических трещин, шт) 21-25,мость, что значительно сужает область его использования.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является чугун 2), содержащий, мас. %;Углерод 3,0-3,4 Кремний 1,0-1,2Марганец 0,4-0,8Хром 7,5-9,5 Молибден0,6-0,8 Никель 0,2-0,4 Ванадий 2,0-2,4Вольфрам 0,6-0,8Кобальт 1,6 - 3,0 Титан 0,08 - 0,15 Железо Остальное Недостатком данного чугуна является его низкая прочность и термостойкость, что40 45 50 55 снижает эксплуатационные свойства отливок.Целью изобретения является повышение прочности и термостойкости чугуна.Поставленная цель достигается тем, чтоизвестный чугун, содержащий углерод,кремний, марганец, хром, никель, ванадий,кобальт, титан и железо, согласно изобретению дополнительно содержит галий и германий при следующем соотношениикомпонентов, мас. :Углерод 2,5 - 4,5Кремний 1,5 - 3,6Марганец 0,3-1,5Хром 0,4-3,2Никель 0,2-1,1Ванадий 0,01 - 0,05Кобальт 0,01 - 0,2Титан 0,05 - 0,5Галл ий 0,0005-0,005Германий 0,0005-0,001Железо ОстальноеВыбор пределов содержания элементоввпредлагаемом чугуне связан с особенностями йх влияния на процесс кристаллизации.Содержание хрома в заявляемых пределахобеспечивает кристаллизацию в отличие отчугуна-прототипа по стабильной схеме безвыделения свободного цементита, что повышает термостойкость чугуна,Пределы содержания ванадия и титанавыбраны с учетом их совместного влияния схромом на образование в структуре чугунасложных карбидов, способстующих упрочнению и повышению заявляемых свойств,Повышение содержания ванадия и титанавыше верхнего предела приводит к отбелучугуна и снижению заявляемых свойств.Пределы содержания в чугуне никеля икобальта обусловлены их совместным влиянием с карбидообразующими элементамина структуру чугуна, Заявляемые пределыникеля и кобальта обеспечивают эффективное противодействие отбеливающему влиянию хрома, ванадия и титана при ихсодержании на верхнем пределе, Введениев состав чугуна в заявляемых пределах гал лия и германия, проявляющих при взаимодействии с другими компонентами донорныесвойства, способствует нейтрализации отрицательного влияния карбидостабилизирующих элементов на термостойкость чугуна.Кроме того, данные элементы способствуютполучению в чугуне равномерной структурыбез структурно свободного цементита, чтоповышает прочность свойства. При содержании галлия и германия ниже предлагаемого нижнего предела их влияние назаявляемые свойства резко снижается, апри содержании данных элементов выше 5 10 15 20 25 30 35 верхнего предела они способствуют выделению в структуре чугуна свободного феррита, что снижает прочность и термостойкость чугуна.Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показал, что данный состав чугуна отличается от известного введения новых компонентов, а именно; галлия и германия. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".В процессе исследования заявляемого технического решения по научно-технической и патентной литературе не выявлены источники, содержащие в совокупности признаки, отличающие данное техническое решение от прототипа, Известно введение в состав чугуна галлия 3). Использование галлия в известном решении позволило повысить чистоту и улучшить обрабатываемость чугуна. Однако применение этого элемента в сочетании с другими компонентами в известном составе не обеспечивает ему таких свойств, которые они проявляют в заявляемом решении, а именно повышение прочности и термостойкости. Таким образом введение в чугун галлия и германия позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "существенные отличия",П р и м е р, Для экспериментальной проверки заявляемого состава были выплавлены 6 составов чугунов (табл,). Чугуны выплавлялись в 200 кг индукционной печи. После расплавления чугуна в печи и перегрева расплава до температуры 1400 С заливались цилиндрические заготовкидиаметром 50 мм и длиной 400 мм в земляные формы. Из данных заготовок изготавливались образцы для испытания на прочность в соответствии с ГОСТ 1497-73.Термостойкость определяли путем подсчета термических трещин на образцах диаметром 15 мм и высотой 15 мм после серии из 100 термоциклов, проводившихся по режиму: нагрев до 800 С, выдержка 15 минут и охлаждение в воде.Как следует из полученных данных осдержание ингридиентов в предлагаемых пределах(2 - 4) обеспечивает чугуну повышение прочности на растяжение более чем в 1,6 раза и термостойкости более чем в 1,4 раза по сравнению с чугуном-прототипом.При содержании ингредиентов в чугуне ниже нижнего предела (5) и выше верхнего (6)происходит резкое снижение предела прочности и термостойкости.Изучение свойств предлагаемого чугуна показало, что при содержании ингридиентов в предлагаемых пределах он характери(каллотермич,Предел рочноси на астякеЧугун Номерлринера,О 0,0 0,2 О,1,5 0,3 лементы еднеи е 3,5 0,0005 ост 0,6 0,25 0,03 0,1 1,1 0,5 0,05 0,2 0,1 0,02 0,005 0,00 1,2 0,6 Оь 07 0125 эб се эла ВП 261 25 162 45 147 41 00,00 6 1,5 3,2 4 0,2 0,3 5 Все элементынине НП 2 6 Все элементыеыще ВП 4,00 0003 ос 0,002 3,7 1 3 р ст,Составитель Г.ДудикТехред М,Моргентал Корректор А,Долини Реда кто каз 3431 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 зуется в 1,5 - 2 раза более высокими значениями прочности и термостойкости.Использование заявляемого чугуна позволит по сравнению с прототипом: повысить служебные свойства отливок; снизить брак отливок по термическим трещинам. Формула изобретенияЧугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, титан, ванадий, кобальт и железо, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения прочности и термостойкости, он дополнительно содержит галлий и германий при следующем соотношении компонентов, мас, 07 Ь:УглеродКремнийМарганецХромНикельТитанВанадийКобальтГаллийГерманийЖелезо 2,5 - 4,51,5 - 3,60,3-1,50,4-3,20,2-1,10,05 - 0,50,01 - 0,050,01 - 0,20,0005-0,0050,0005-0,001Остальное