Высокопрочный чугун

801157115 А СОЮЗ СОВЕТСКИХСЕИЛЮМепми жРЕСПУБЛИН 4(5 Ц С 37 10 УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН СВАУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с целью повышения кавитационно-эрозионной стойкости н пластичности, ондополнительно содержит ниобий, барий и/или капьций и один элемент изгруппы, содержащей цирконий и титан,при следующем соотношении компонентов,мас.Х: 3,2-3,61, 9-2,0,2-0,0,03-0,0,3-1,00,01-0,05О, 1-0,5 3507 0,1 4)(57) ВЫСОКОПРОЧНЫИ жащий углерод, кремний алюминий, цер ч а ю щ и й с(72) М.И.Карпенко, Е.И,Марукович, П.И.Радьков и А.П.Мельников (71) Могилевское отделение Физико- технического института АН Белорусской ССР(56) 1. Авторское свидетельство СС В.550454, кл, С 22 С 37/00, 1976.2. Авторское свидетельство СССР У 859475, кл. С 22 С 37/ 10, 1980.3. Авторское свидетельство СССР У 985119, кл. С 22 С 37/00, 1981. Углерод Кремний Маргане Магний Алюминий Церий Ниобий Барий и кальцийИзобретение относится к металлургии, в частности к составам высоко- прочных чугунов для ответственных машиностроительных отливок, работающих в условиях трения и ударных на грузок.Известен высокопрочный чугун 111, содержащий, мас.7:Углерод 3, 0-4,5Кремний 0,5-1,8Марганец 0,.1-0,6Магний О, 03-0,1Алюминий 0,5-0,9Железо Остальное15 1 О 30 Однако известный чугун обладает высокой прочностью, но низкой пластичностью. Пониженная концентрация кремния вызывает в,тонкостенных отливках образование структурно-свобод ного цементита и снижение динамической прочности.Известен серый чугун, 21 следующего химического состава, мас.7.;Углерод 3,0-3,8Кремний 1,6-2,6Марганец 0,5-1, 3Титан 0,1-0,2Цирконий0,1-0,2Кальций 0,03-0,1Ниобий 0,01-0,1Азот 0,01-0,05Железо ОстальноеДанный чугун предназначен для работы в условиях теплосмен и не рекомендуется для работы в условиях кавитации и эрозии. При концентрации ниобия до 0,1 мас.7 его влияние проявляется как модификатора, что измельчает графитовые включения и эвтекти ческое зерно, но при этом ниобий не оказывает существенного влияния на механические свойства и на кавитационно-эрозионную стойкость.Наиболее близким по технической 45 сущности и достигаемому результатук предлагаемому является высокопрочный чугун, содержащий, мас,7:Углерод . 3,2-3,6Кремний 1, 9-2,2 50Марганец 0,2-0,4Магний 0,03-0,07Алюминий 0,5-1,0Церий 0,01-0,05Железо Остальное 55Известный чугун обеспечивает получение в отливках следующих свойств: временное сопротивление 566-600 МПа; твердость 180 в 2 НВ; относительноеудлинение 3-47, и отбел 3-7 мм 3.Однако при литье в металлическиеформы отбел достигает 20-27 мм и значительно снижаются пластические свойства. Отмечаются также недостаточнаякавитационно-эрозианная стойкостьчугуна н высокий угар металла приплавке (до 87 от металлозавалки).Цель изобретения - повышение кави-,тационно-эрозионной стойкости и пластичности,Поставленная цель достигается тем,что высокопрочный чугун, содержащийуглерод, кремний, марганец, магний,алюминий, церий и железо, дополнительно содержит ниобий, барий и/или кальций и один элемент из группы, содержашей цирконий и титан,. при следующемсоотношении компонентов, мас.7:Углерод 3,2-3,6Кремний 1,9-2,3Марганец 0,2-0,5Магнйй О, 03-0, 07Алюминий 0,3 - 1,0Церий 0,01-0,05Ниобий О, 1-0,5Барий и/иликальций 0,03-0,1Один металл изгруппы, содержащий цирконийи титан 0,03-0,3Железо ОстальноеВведение ниобия способствует снижению угара металла при плавке и повышению кавитационно-эрозионной стойкости чугуна, При концентрации ниобия более 0,57 повышается отбели снижаются пластические свойства чугуна, а при концентрации ниобия менее 0,17. его влияние на угар металлаи свойства чугуна в отливках сказывается незначительно.Барий и/или кальций при концентрации 0,03-0, 17. снижают отбел чугуна,модифицируют структуру, очищая границы зерен и повышают пластическиесвойства. При их концентрации до 0,037модифицирующий эффект появляется слабо, а при концентрации бария и/иликальция более 0,17 снижается кавитационно-эроэионная стойкость чугуна,повышается угар металла при плавке.Элемент из группы, содержащей цирконий и титан при концентрации от0,03-0,37, измельчает структуру испособствует повышению пластическихЧугун М Мп М 8 А 1 ЮЬ Ва Са Ег Тд Се Ре Известный 3,4 2, 1 0,3 0,05 0,7 ----- 0,04 Остальное 3,4 2,2 0,7 -- 0,07 - 0,07 О, 18 0,17 -гг Предложенный 1 3,2 2,3 0,2 0,03 0,3 0 1 0,03 гг 0,03 - 0,01 3,4 2,1 0,4 0,04 0,7 0,3 0,03 0,03 0,1 - 0,03 гг 3,6 1,9 05 а,07 1,0 0,5 0,1 - 0,3 - 0,05 гг 0,03 - 0,03 О,01 3,2 2,3 0,2 0,03 0,3 0,1, 4 гг 3,4 2,1 0,4 0,04 0,6 0,3 0,01 0,05 0,03 0,03 0,03 0,1 3,6 1,9 0,5 0,07 1,0 0,05 -0,3 0,05 0,2 0,05 0,01 0,006 0,5 0,05 0,05 0,1 гг 3,5 2 г 1 Ог 5 Ог 07 Ог 9 3,1 1,8 0,1 0,02 0,1 7 0,07 0;01 0,01 0,1 гг 3,8 2,4 0,6 0,1 1,1 0,6 0,12 0,120,4 0,35 0,07 гг 3 11571 свойств. При концентрации их до 0;637.г влияние на пластические свойства сказывается незначительно, а при концентрации более О,ЗХ увеличивается их угар и снижается выход годного.П р и м е р, Проведены опытные плавки высокопрочных чугунов в дуговьх электропечах с перегревом до 1500-1530 ф С. В качестве шихтовых материалов используют стальной лом, 1 О возврат собственного производства, литейный чугун, ферросплавы силикомарганца, алюминия, силикокальция, бария, циркония, титана и магний, Для десульфурации чугуна используют каль цинированную соду по ГОСТ 5100-73, а в качестве флюса, защищающего поверхность расплавленного металла от окисления, применяют криолит искусственный технический по ГОСТ 10561 в . 20 Присадку отбеливающих добавок и сплавов магния производят при .145015 41460 С, а модифицирование силикокальцием и/или ферробарием и другими графитизирующими добавкамй - при 1420-1450 С. Отливки и технологичес кие пробы отливаются в песчаные и металлические литейные формы.В табл. 1 приведены химические сос. тавы известных и предложенных высоко- прочных чугунов, в табл. 2 - физико-механические свойства.Контроль механических свойств и химического состава чугунов в отливках осуществляют по ГОСТ 7293-79.Как видно из табл. 2, предложенный высокопрочный чугун обладает более высокими показателями кавитационно-эрозионной стойкости и ударной вязкости, чем известный высокопрочный чугун. Ожидаемый экономический эффект составит более 160 тыс. руб.в год, в том числе от 2 до 76 руб. на 1 т годного литья.1157115 Таблицаг Отбел при литье, мм Механические свойства Чугун В песчныефорж В кокиаь Временное сопротив" ление, МПа Извест 21 93,0 580 3,0 5,5 1,1 4,3 335 172 16 76,2 Предлозенный1 5,6 98,4 гз 635 7,0 16 680 98,1 97,7 730 620 21 6,7 1,5 780 98,3 6,5 2,5 10 97,5 740 780 12 8,2 2 98,0 32 3,2 3,3 3,7,4,6 95,4 610 670 17 93,2 31 9,Составитель Г,ДудикУРедактор Г.Волкова Техред Т.фанта Корректор А,Тяско Заказ 3288/26 Тирам 583 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская иаб;, д. 4/5