Высокопрочный чугун

ЯО 216236 А С 37/00 371(Н)чЯОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ АНИЕ ИЗОБРЕ ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТО 083/22.843,86,тичности, ударной в ной износостойкост ости, сниже т кло жит к ности к отбелу, он ты в следующем соо ношении ковск инсти 4,0 Угле 2,5-3, 5 О, 1-0,4 ремнииарганецагний.Ф. Титаностранная В,И. (53) (56) 02-0 чугунетература,05-0,01 55-1, ОО ст Титан 3421886,блик, 196 04-03, опу кл, 75 Остально Железо оанец,лезо,ОЧНЫЙ 4) ЫСОКОглерорий,УН,маЧугун держащиимагний, цо т л и ч Д К щ и ти серу дится в пределах ере нО:1. ю щ о елью(21) 369 (22) 03(46) 07, (71) Хар дорожный Украины (72) А.М СООЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК Бюл. В 9й автомобильноут им. Комсомола шения прочности, пл 1, отлич аю -о соотношение ти 121 б 236Изобретение относится к металлур"гии, а чменно к изысканию составовчугуна для тонкостенных отливок, работающих при высоких механическихнагрузках в условиях повышенного износа,Цель изобретения - повьппениепрочности, пластичности, ударнойвязкости, износостойкости и снижениясклонности к отбелу16В чугуне предложенного составапроисходит подавляющее вэаимодейст"вие титана с серой в связи с тем,что при температурах модифицированияи кристаллизации высокопрочного чугу на растворенный титан обладает более высоким сродством к сере, растворенной в жидком чугуне, чем к углероду или азоту и приближается по величине к сродству с кислородом, Этозначит, что в период модифицированияи кристаллизации расплава предложенного химического состава вероятность образования сульфидов титана сущест 25венно выше, чем карбидов или нитридов.При концентрациях серы и титанав пределах, указанных в составе предложенного чугуна, титан будет преимуще; твенно взаимодействовать с серой образуя карбосульфиды титана.При содержании же серы, соответствующем чугуну известного состава(т,е, не более 0,227) титан преимущественно будет соединяться с углеродом и азотом, образуя твердые,объединяющие расплав углеродом карбиды и карбонитриды титана, располагающиеся по границам зерен,40П р и м е р . Проводят опробование предложенного состава чугуна в лабораторных условиях. Плавку чугуна ведут в индукционной тигельной печи емкостью 60 кг, В качествешихтовых материалов используют литейные и передельные чугуны, Ферросплавы и сернистое железо. Глобуляризирующую обработку расплава проводят в процессе заливки способом 5 О внутриформенного модифицирования смесью лигатур ЖКМи СЦЕМИШв соотношениях 10:1 - 5;1 при величине добавки 1,0-1,5% от массы жидкого металла. Температура заливки 15 1350-1450 С. Одновременно в этих жеусловиях проводят контрольные плавки известного чугуна. Химический состав полученных чугунов приведен в табл. 1.Нижний предел содержания углерода (3,0) обеспечивает получение чугуна без отбела, а верхний (4,0) не позволяет кристаллизоваться чугуну с образованием графитной спели. Пределы содержания кремния обеспечивают: с одной стороны (более или равно 2,5%), кристаллизацию чугуна без первичных карбидов, с другой (менее или равно 3,5)-наилучшее сочетание показателей ударной вязкости, прочности и пластичности, Невысокие пределы содержания марганца в чугуне также выбраны с целью получения высокой пластичности и вязкости.При содержании марганца более 0,47 падает относительное удлинение чугуна, а при содержании марганца ме-. нее 0,17 понижается предел прочности, Нижние пределы содержания магния в сочетании с церием обеспечивают получение шаровидной или, в случае необходимости, вермикулярной формы графита. При содержании магния более 0,087 в чугуне может образовываться в литой структуре цементит. Аналогично влияет и церий, Менее 0,0057 церия уже не дает усиления эффекта модифицирования, а более 0,01 в сочетании с магнием может привести к появлению структурно- свободного цементита в чугуне,Наличие в составе чугуна титана и серы в присутствии магния и церия обусловливает преимущественное образование мелкодисперсных карбосульфидов титана размером 0,5-1,0 мкм, формирующихся при температурах вьппе начала эвтектической кристаллизации. Эти включения, равномерно распределяясь в металлической матрице, измельчают зерно, способствуют увеличению сил сцепления между зернами и значительному повышению работы разрушения при ударных нагрузках.Повьппению механических свойств чугуна способствует дисперсионное упрочнение металлической матрицы карбосульфидами титана, кроме того, карбосульфиды титана, являясь дополнительными центрами кристаллизации, практически полностью устраняют отбеливающее действие глобуляризирующих элементов (Мц и Се), позволяя получать отливки с толщиной стенки до 4 мм без следов отбела, При116236 копрочного чугуна. Содержание элементов, мас.7. Соотношение Т 1/Б Углерод Кремний Марганец Магний Церий Ти- Сератан,й. - 4 Предлагаемый чугун 2,9 2,4 0,05 0,01 0,001 0,50 0,03 17 2,5 О, 10 0,02 0,005 0,55 0,04 14 3,0 0,31 0,05 0,008 07 0,06 12 3,0 3,5 4,0 3,5 0,40 0,08 0,010 1,0 0,08 12 2,6 0,20 0,03 0,007 0,8 0,06 13 3,3 4,2 3,6 0,50 0,10 0,02 Известный чугун12 010 12 02 001 0001 02 0022 9 0,4 0,03 0,005 0,3 0,022 14 0,7 0,04 0,0 10 0,5 0,022 23 2,0 3,0 2,3 3,3 3,6 2,6 содержании титана менее 0,55 Е вструктуре не образуется достаточногоколичества его карбосульфидов, чтоведет к снижению износостойкости чугуна и уменьшению их упрочняющеговоздействия на металлическую матрицу. Повышение в чугуне содержаниятитана сверх 1,0 отрицательно скаэыавается не механических свойствахвследствие образования значительного количества крупных включений карбосульфидов титана, а также Ферритизации металлической матрицы,При содержании в составе чугунаменее 0,047 серы наряду с карбосульфидами титана в структуре формируется значительное количество карбидов титана, располагакнцихся по границам зерен и также снижающих механические свойства чугуна. Кроме того,связывание титаном значительного количества углерода в соединенияхтипа Т 1 С ведет к резкому повышениюсклонности чугуна к отбелу. При содержании серы более 0,087 происходитсвязывание значительного количествамагния и церия в сульфиды и резкоеснижение их модифицирующего влиянияна формообразование графита, ведущеек снижению механических свойств высоМеханические испытания высокопроч"ного чугуна проводились на разрывныхмашинах модели Ри маятниковом копре.5 Испытания на износостойкость осуществлялись в паре со сталью У 8 А при смазке и удельном давлении 15 МПа на машинах модели МИМ. Величину отбела определяли в клиновидной техно" логической пробе,Результаты испытаний представленыв табл. 2.Данные испытаний свидетельствуют 15 о том, что по сравнению с известнымичугунами предел прочности при растяжении предлагаемого чугуна повысился в 1,2-2,0 раза, пластичность в1,8-3,5 раза, ударная вязкость в 20 1,3-1,7 раза, износостойкость - в1,5-4,0 раза (табл. 2). При этом глубина отбела в клиновидных образцахснизилась в 2,5-3,5 раза.Экономическая эффективность от 25 применения предлагаемого изобретениядостигается за счет значительногоувеличения долговечности и эксплуатационной надежности тонкостенныхдеталей, изготавливаемых из разраЗо ботанного чугуна, и снижения металлоемкости иэделий,Таблица 11216236 Таблица 2 УдарнаявязОтносительноеудлинение, Х СредняяскоТвердость,НВ ксь, Дж/см 2 ростьизнашиПредлагаемый чугун 0,44 24 207 2,0 450 227 0,32 55 680 0,28 254 60 830 О, 19 297 12,0 960 0,23 281 14,0 980 0,27 235 32 8,0 57.0 Известный чугун 490 540 10 25 14580 Составитель Н. ШепитькоТехред С.Мигунова Корректор Т. Колб Редактор С. Патрушева Заказ 964/31 Тираж 567 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Пределпрочности прирастяжении,МПА вания, мг/см с . тт 10- 3 179 0,81 201 0,73 217 0,54 Глубина отбела, мм