Высокопрочный чугун

/10 РЕТЕНИ:; е,фЮЦаааЮЧР%;тд. ЛЬСТВУ с ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ. ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ СВИД(71) Белорусский ордена ТрудовогоКрасного Знамени политехническийинститут(56) 1, Патент фРГ В 2806309,кл. С 22 С 37/001 1975.2. Авторское свидетельство СССРМ 352592, кл. С 22 С 37/10, 3.98(54) (57) ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ЧУГУН,содержащий углерод, кремний, марга(19) (11), ф . нец, медь, магнийотличающцелью повышениясохранении Литейнсвойств, он дополналюминий при слеингредиентов, весУглеродКремнийМарганецМагнийМедьЦерийАлюминийЖелезо, церий и железо,и й с я тем, что,оквлиностойкости приых к механическихительно содержитдующем соотношении 3,2-3,62,3-2,00,2-0,40,03-0,00,2-0,51 10101Изобретение относится к металлургии, а именно к составам высокопрочныхчугунов, и может быть использовано припроизводстве сложных разностенных отливок, обладающих высокой и равномернойпрочностью, пластичностью при удовлетворительной обрабатываемосги резанием.Известны в литейном произвоцствевысокопрочные чугуны с шаровидным графитом, содержашие углероп, кремний, 10марганец, магний, медь и алюминий.Указанные чугуны имеют сложный химический состав, достаточную прочность вмассивных сечениях отливок. Опнако ониНе обеспечивают стабильности свойств 15высокопрочного чугуна при более высокихконцентрациях серы (св, 0,02%) и имеютвысокую склонность к пленообразованию,Известен высокопрочный чугун 1 ,содержаший ингрециенты в следуюшем 20соотношении, вес,%Углерод 3,2-3,9Кремний, 0,1-3.,5Марганец 0,1 -3.,2Магний 0,03-0,08 25Мець 0,5-3.,0Алюминий 1,5-3,0Железо ОстальноеДанный чугун за счет содержания внем магния обеспечивает получение 30шаровидной формы графита при содержаниисеры в исходном сплаве не более 0,02%.При больших концентрациях серы в исходном сплаве для сфероицизации графита требуется увеличение содержания маг-55ния до 0,1%. При этом не достигаегсякомпактная форма графита.Более высокая концентрация алюминияи меди приводит к пленообразованию втолстых сочетаниях отливок, а такжеснижению технологических свойств, вчастности жидкотекучести. Содержаниемарганца в таких пределах приводит кпоявлению структурно-свободных карбидов, что, в свою очерэпь, понижаетпластичность, затруцняет обработку резанием. Пониженная концентрация кремнияне обеспечивает получение отливок сечением до 10 мм без цемента. Все этоприводит к получению нестабильных5 ъсвойств отв,Наиболее близким к предлагаемому потехнической сущности и достигаемому ре-зультату является высокопрочный чугун(23следующего химического состава, вес,%:Углероп 2,8-3,2 .Кремний 1,7-2,4Марганец 0,1-0,4Медь 0,1-1,0 53 2Берий 0,01-0, 1Магний 0,03-0, 15Железо ОстальноеНедостатком известного чугуна является низкая окалиностойкосгь,Данная цель цосгигаегся тем, что высокопрочный чугун, содержащий углерод,кремний, марганец, медь, магний, церийи железо, дополнительно содержит алюминий при следующем соотношении компонентов, вес,%;Углерод 3,2-3, 6Кремний 2,3-3,0Марганец 0,2-0,4Медь 0,2-0,5Магний 0,03-0,07Берий 0,0 1-0,05Алюминий 0,5-0, 9Железо ОстальноеВ качестве примеси чугун содержит,вес.%:Фосфор по 0,3.0Сера до 0,06Магний обеспечивает получение шаровидного графита и высоких механическихсвойств. При сопержании магнияменее 0,03% в структуре наблюдаются включения пласгинчатого вермикулярного графита, Ввод магния более 0,07% нерационален, гак как ухуцшается форма графита, увеличиваегся расход модификагора и количесгво вредных газовыпелений при плавке.Берий в количествах 0,03.0,05%способствует получению правильной шаровидной формы графита в отливках призначительных колебаниях врепной примеси серы в исходном расплаве до 0,06%.Никний предел содержания церия (0,01%)обусловлен необходимостью полученияшаровидной формы графита в отливках.Верхний препел (0,05%) ограничен ввидувозможности протекания эффекта перемопифицирования. Берий способствует такжеснижению пленообразованию в чугуне,Для получения высокой пластичностисплава содержание марганца в нем ограничено в пределах 0,2-0,4%. Увеличение концентрации кремния (2,3-3,0%) способсгвуег кристаллизации сплава по стабильной циаграмме состояния без структурно-свободных карбидов.Нижний предел по кремнию (2,3%) установлен, исходя из требований исключения отбела в отливках. При содержании кремния более 3% ухудшается шаровидная форма графита и снижается пластичность сплава,1 Известный 3 00 2 05 0 25 0 09 0,55 - 0 055 2 Прецлагае мый 2,3 0,2 0,03 0,2 0,5 0,01 2,55 0,3 0,05 0,35 0,7 0,03 3,2 3,4 30 0,4 0,07 0,5 0,9 0,05 36 3 10101Алюминий уменьшает образование цементита в структуре сплава, Конценгьрации алюминия менее О,5% не обеспечи вают получения высоки и стабильных , прочностных и пластических характеристик.Верхний прецел по алюминию ограничен до 0,9%, Практика работы с алюминийсодержашими чугунами показывает, что при содержании алюминия 0 более 0,9% заметно ухуцшаюгся технологические свойства - жицкогекучесгь, возрасгаег склонность расплава к пленообразованию, в резульгате чего использовать такой чугун при изготовлении тонко стенных отливок не прецставляется возможным,Благоприятное сочетание прочности и пластичности сплава цостигаегся пониженным содержанием меди в преде лах от 0,2-0,5%.Концентрация примесей серы цо 0,05% и фосфора цо 0,10% установлена, исходя из необходимости обеспечения шаровидной формы графита и получения более 25 высоких и равномерных механических свойств в сложных разностенных отливкахСтруктура предлагаемого чугуна имеет феррить-перлитную металлическую маг-З 0 рицу и компактные шаровидные включения графита. П р и м е р . Для получения высоко- прочного чугуна выплавляюг 3 состава3 предлагаемого сплава при нижнем, верхнем и среднем содержании компонентов, а также известный сплав при среднем со, цержании в нем компонентов, Плавки проводятся в 40-килограммовой инцук 40 ционной печи с кислой, футеровЯой. 53 4В качесгве шихтовых материаловприменяются," литейные чугуны, собственный возврат, ферросплавы магния, церия,алюминия, Соцержание примесей серысоставляет 0,05%, фосфора - 0,10%.После перегрева металла цо 1420 Сочугун моцифицируегся магнием, церием,медью и алюминием с помощью соотве 1 сгвующих ферросплавов. Длл исследованиясвойств заливается в сырую форму комплексная проба, включаюшая ступенчатуюплиту с толщиной стенок от 5 цо 40 мми клиновые пробы, служашие для оценкисклонности отливок пленообразованию ижидкотекучести.В табл. 1 привецены химическиесвойства сплавов,В табл, 2 приведены механическиесвойсгва сплавов,Как видно из табл. 2 предлагаемыйсплав имеет более высокую жицкогекучесгь, меньшую склонность к пленообразованию, обладаег стабильной пластичностью при содержании серы в исходном расплаве.Окалинообравование определяется поразнице масс образца цо и после выдержкипри 900 С 4 ч,Технология приготовления прецлагаемогосплава можег вклю",гь приготовлениерасплава в дуговой электропечи с кислойфугеровкой, либо цуплекс-процессомвагранка - электропечь и послецуюшиемодифицирование магнием, алюминием,мецью, церием.Наиболее рациональными областямиприменения прецлагаемого сплава являются нагруженные детали тракторов иавтомобилей,Ожидаемый экономический эффектсоставляет 87 гыс. руб.оТаблица 129,5 0 2 0 2 р и м е ч а н и е: В числителе графы "д" приведеныколебания пластичности, в знаменателе - среднее значение. Составитель Г. ДудикАвраменко Техред О.Неце . Корректор М. немчик акт Заказ 2413/14 Ти ВНИИПИ Государственн по делам изобретений 113035, Москва, Ж, одписное 4 ал ППП "Патент"г. Ужгород, ул. Проектная, 4 2 Предлагаемый , 3 раж 625го комитета СССи открытийРаушская наб