Чугун

(51)5 С 22 С 37/10 ЕТЕНИ ун сомний - 1,15; хром 0,02 - фосьное,вяз, вяз"Центроьников, ГС.М. БадВ Г - 45..Ко- ова к металлучугунам с вплуатацио ысо- ной заталл итнои коровышение прочлуатационной титана до 0,005 ь, вязкость разкоррозии и экссть матрицынии концентраГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗО АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(57) Изобретение относитсяв частности к термостойкимкими характеристиками эк Изобретение относится к металлургии, в частности к высокопрочным чугунам с вермикулярным графитом, работающим в условиях теплосмен (кокили, изложницы, поддоны и др,).Цель изобретения - повышение упругопластических свойств и эксплуатационной стойкости.В предлагаемом чугуне повышено содержание марганца до 0,5- 1,5 мас,%, который обеспечивает повышение вторичной твердости, технологической пластичности, вязкости разрушения, эксплуатационной стойкости в условиях теплосмен при сохранения ударной вязкости на высоком уровне, При суммарной концентрации марганца и никеля более 2,15 мас.с/, снижается вязкость разрушения.При концентрации марганца до 0,5 мас,ф/р вязкость разрушения и эксплуатационная стойкость недостаточны, а при увеличении содержания марганца более 1,5 мас.0 у(у увеличивается отбел, снижаются упруго-пластические свойства. стойкости и вязкости разрушения. Чуг держит, мас,0: углерод 3,05 - 3,6; кре 18 - 2,5; марганец 0,5 - 1,5; медь 0,02 никель 0,03-0,65; титан 0,005-0,3;0,002 в ,06; магний 0,02 - 0,06; азот 0,06; церий и (или) лантан 0,02 - 0,05 фор 0,006 - 0,05; железо - остал Предлагаемый чугун имеет ударную кость 16 - 23,6 Дж/см 2, ив=575 - 687 М П кость разрушения К 1 с=53-61 эксплуатационную стойкость 1840 - 19 ливок. 2 табл.,Введение азота обусловлено его микролегирующим влиянием, способствующим измельчению структуры и повышению пла- т стических и эксплуатационных свойств, Его . влияние на измельчение структуры и повышение свойства начинает сказываться с д концентрации 0,02 мас.,4. При увеличении (О его содержания более 0,06 мас.ф/р повыша- С) ется загрязненность границ зерен и снижается пластичность.Дополнительное введение титана в количестве 0,005 - 0,3 мас.0/р упрочняет матри- фф цу при отрицательных температурах, 4 микролегирует металлическую основу, увеличивает содержание вермикулярного графита, повышает стабильность структуры и а сопротивляемость межкрис розии, что обеспечивает и ностных свойств и эксп стойкости. При содержании мас.% твердость, прочност рушения сопротивляемость плуатационная стойко недостаточны, а при увеличеобеспечивают повышение дисперсности и пластичности матрицы, образование вермикулярного графита, механизм действия которых проявляется в образовании поверхностно-активных пленок на растущих 25 кристаллах, неметаллических включениях и графите, повышения вязкости разрушения и упруго-пластических и эксплуатационных свойств, Содержание их определено экспериментально, При их концентрации до 0,02 30 мас.ф повышение вязкости разрушения незначительное, а при концентрации бария более 0,05 мас.; отмечается снижение механических свойств чугуна вотливках, эксплуатационной стойкости и служебных 35 свойств в условиях теплосмен.В предлагаемом чугуне снижен верхний предел концентрации кремния, так как при более высокой его концентрации укрупняется графит и снижаются эксплуатационная 40 стойкость и вязкость разрушения, Нижний предел содержания углерода принят 3,05 мас., так как при уменьшении содержания углерода и дополнительном введении никеля, РЗМ и азота и увеличении содержания 45 марганца, увеличивается отбел, в структуре появляется цементит, снижается стабильность структуры, пластических свойств и вязкости разрушения, Содержание меди,50 ции титана более 0,3 мас. снижаются вязкость разрушения и стабильность твердости, динамической прочности и стойкости чугуна в отливках при воздействии тепло- смен.Никель в количестве 0,03 - 0,65 мас. является микролегирующей добавкой, повышающей термостойкость и твердость металлической основы и ее стабильность, упрочняя металлическую основу и способствуя повышению сопротивляемости износу, Содержание никеля принято от концентрации 0,03 мас;, при которой достигается существенное повышение пластических и эксплуатационных свойств и ограничено концентрацией 0,65 мас выше которой отмечается увеличение содержания неметаллических включений и снижаются ударная вязкость и вязкость разрушения.Лантан или церий (0,02 - 0,05 мас.0 ь) снижающей вязкость разрушения, ограничено 1,15 мас,0. При ее содержании до 0,02 мас,ь влияние недостаточно.Дополнительное введение элемента иэ группы, содержащей церий и лантан, исключает образование черных пятен в структуре,способствует образованию компактного и вермикулярного графита, повышая упруго- пластические свойства, их влияние начинает сказываться с концентрации 0,02 мас.7 ь,а при увеличении их содержания более 0,05 5 10 15 го мас, увеличивает концентрацию неметаллических включений и снижает пластические и эксплуатационые свойства.Сера ухудшает упругопластические свойства, поэтому она исключена из состава чугуна.Содержание других микролегирующих и модифицирующих компонентов принято исходя из практики производства термостойких чугунов с вермикулярным графитом с повышенными упруго-пластическими свойствами.Чугун выплавляют в открытых индукционных печах из шихты на основе литейных ЛКЗ и ЛК 4 чугунов, предельных чугунов М 1 и М 2, стального лома, боя электродов, никеля НПЗ, катодной меди, феооотитана, азотированных ферросплавов, Дробленый до фракции ферролантан вводят в печь в конце плавки, Состав ферротитана соответствовал марке ФТИ 30 (ГОСТ 4761 - 80),Редкоземельные металлы, магниевую лигатуру вводили в подогретые разливочные ковши.В табл, 1 приведены химические составы чугунов опытных плавок, в табл, 2 - механические свойства чугунов в отливках,Износ деталей в абразивных средах определяют на литейных моделях на прессовых формовочных машинах высокого давления. Для определения ударной вязкости используют образцы типа 5 по ГОСТ 9454 - 78 и метод испытания на ударный изгиб,Как видно из данных табл. 2, предлагаемый чугун обладает более стабильными и высокими значениями эксплуатационной стойкости и вязкости разрушения, чем базовый чугун.Формула изобретения Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, магний, хром, фосфор и железо,отличающийся тем,что,с целью повышения упругопластических свойств и эксплуатационной стойкости в условиях теплосмен, он дополнительно содержит никель, титан, азот церий и/или лантан при следующем соотношении компонентов, мас.0 ь:Углерод 3,05 - 3,6;Кремний 1,8 - 2.5;Марганец 0,5-1,5;Медь 0,02-1,15;Никель 0,03 - 0,65;Титан 0,005 - 0,3;Хром 0,002 - 0,06; Магний 0,02 - 0.06;Азот 0,02 - 0,06; Церий и/или лантан 0,02-0,05; Фосфор 0,006-0,05; Железо Остальное.53 61 45 58 43 51 1951 " 1972 1223 1640 1918 1207 1120 1840 1920 Составитель Г,ДудикТехред М.Моргентал Корректор В.Петраш Редактор А,Полионова Заказ 1034 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Рауаская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 УглеродКремнийМарганецНикельМедьМагнийХромАзотТитанЦерийЛантанФосфорЖелезо Временное сопротивлениепри растяженииОтносительноеудлинение, Я,Ударная вязкость, Дж/смТермостойкость, циклВязкость разрушения, Кс,МПаЭксплуатационная стойкость, заливок 3,05 1,8 0,5 0,03 0,02 0,020,002 0,020,0050,020,006 ост 3,3 2,2 0,8 0,3 0,38 0,05 0,05 0,03 0,08 0,03 0,02 0,01 ост 3,051,80,50,030,020,020,0020,020,005е0,020,006ост 3,6 2,5 1,5 0,65 1,15 0,06 0,06 0,06 0,3 0,05 0,05 ост 3,6 2,5 1,5 0,65 1,15 0,06 0,06 0,06 0,3.0,05 0,05 ост 3,0 1,7 0,3 0,01 0,01 0,01 0,001 0,01 0,001 0,01 0,002 ост 3,01,70,20,010,010,010,0010,010,0010,010.002ост 3.8 2,6 1,7 0,9 1,2 0,12 0,11 0,08 0,35 0,06 0,06 0.1 ост