Ковкий чугун

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 2381 19) (И 37 10 Ш 4 С ТЕТ СССРИ ОТКРЫТИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСКОМУ С 8 ИДЕТЕЛЬСТВУ.1 ц у алкин ийся ия микро стной пр ержитем "соот ЦерийСамарийЖелезо(71) Днепропетровский ордена Трудго Красного Знамени металлургичесинститут им. Л.И.Брежнева(56) Авторское свидетельство СССРВ 592864, кл . С 22 С 37/ 10, 1975,Авторское свидетельство СССРУ 831850, кл. С 22 С 37/10, 1979,(54) (57) КОВКИЙ Ч углерод, кремний, и железо, о т л и тем, что, с цепью твердости и ударн ности, он дополни церий и самарий и ношении компонентУглерод Кремний Марганец Алюминий ГУН, содержащиймарганеч а ю щповышенИзобретение относится к металлургии и может использоваться при изготовлении литых деталей автомобильных и сельскохозяйственных машин, которые во время работы подвергаются значительным напряжениям в условиях многократных повторяющихся ударных нагрузокЦель изобретения - повышение мик - ротвердости и ударно-усталостной прочности чугуна.П р и м е р, Чугун предлагаемого состава плавят в индукционной печи с кислой футеровкой. В качестве шихтовых материалов используют передельный чугун, стальной лом, ферросилиций, ферромарганец. При достижении температуры 1500+5 С производят фракционную разливку металла, Выпуск сеталла осуществляют в разогретый до 400+10 С и чистый от настылей ковш с загруженными на дно расчетными количествами модификаторов - церия и самария, После счистки шлака и достижения температуры 1320+5 С заливают песчано-глинистые формы цилиндрических образцов диаметром 50 мм и высотой 200 мм, Для получения известного чугуна в металл, оставшийся в печи, добавляют необходимые количества молибдена и с соблюдением тех же температурных и временных параметров заливают образец. Термическую обработку проводят по следующему режиму: нагрев до 350-400"С,выдержка 4 ч, нагрев до 950-1050 С,выдержка 8 ч, охлаждение с печью доо720 С, выдержка 12 ч и окончательноеохлаждение с печью,При установлении необходимых соотношений компонентов учитывают следующее.Углерод является основным регулятором свойств ковкого чугуна. Приконцентрациях его выше верхнего предела (2,9 мас.7) резко увеличиваютсяколичество и размеры графитных включений, что вызывает снижение какпрочностных, так и пластическихсвойств, При снижениях концентрацийуглерода ниже 2,5 мас. 7, затрудняется процесс плавки, повьппается стоимость изделий.При количествах кремния вьппе1,2 мас. 7 в сырых отливках выделяют-.ся графитные включения, что приводитк резкому снижению физико-механических свойств ковкого чугуна. Снижение 10 5 го г 5 30 35 40 45 50 55 е концентраций кремния ниже 0,8 мас,7. вызывает снижение прочностных характеристик ковкого чугуна,При концентрациях свьппе О,б мас,7 марганец оказывает тормозящее влияние на графитнзацию, увеличивает время отжига, приводит к снижению пластических характеристик, Свойства же ковкого чугуна с содержаниями марганца ниже 0,3 мас. 7. резко ухудшаются из-за выделения в сырьгх отливкахграфитных включений.Алюминий в указанных пределахповышает ударно-усталостную прочностьчугуна. Однако, являясь графитизирующим элементом, алюминий при концентрациях выше 0,03 мас, 7. вызывает вы- .деление графитиых включений в сырыхотливках, что снижает свойства ковкого чугуна. При концентрациях ниже0,02 мас.влияние алюминия незначительно,При выборе элементов для одновременного повышения прочностных и пластических характеристик ковкого чугуна исходят из следующего. Как известно, Х ,, 8 зависят и от матрицы,и от чистоты границ зерен, и от графитаПоэтому, улучшая форму графитных включений, стремясь получить Ф =- 0,95-1,0 при ферритной матрице, мытем самым повышаеми. Проведенные исследования позволяют из редкоземельных элементов выбрать элементы,которые одновременно сфероидизируют графитные включения и повышаютмикротвердость (значит и прочность)феррита. Такими элементами являютсяцерий и самарий, Оптимальными пределами содержаний этих элементов,обеспечивающими максимальный рострассматриваемых характеристик, являются О, 10-0, 15 мас. 7. каждого.При содержаниях церия или самария менее О, 10 мас. 7 влияние их незначительно, Фактор формы графитных включений снижается до О,б 5-0,70, Приувеличении же их концентраций свьппеО, 15 мас. 7 начинает превалироватьвлияние матрицы. Прочность возрастает, а пластические свойства снижаются, При предлагаемых пределахконцентраций церия и самария ударноустапостная прочность ковкого чугуна имеет максимальные значения,Химические составы чугунов и рельтаты испытаний приведены вбл. 1 и 2,.1252381 Плавка Яш Ре С 81 1 Ф А 1 Мо Се Известныйчугун Остальное Преллагаемый чугун 0,15 0,15 Ов 5 0115 О, 10 О, 10 0,10 0,10 О, 10 0,10 0,10 О, 10 О, 15 0,15 О, 15 О, 15 10 0,08 0,08 Остальное 0,10 0,10 О, 12 0,12 13 0,15 0,15 14 0,20 0,20 15 Химический состав, мас, Й 2 5 0 9 О 32 О 020 О 50 2,9 1,25 0,58 0,024 0,82 2 5 1 2 0 6 О 030 2,9 1,2 0,6 0,020 2 5 О 8 О 6 О 030 2,9 0,8 0,6 0,020 2 5 1 2 О 3 О 020 2 9 1,2 03 0030 2 5 О 8 О 3 О 020 2,9 0,8 0,3 0,030 217 1 ьО Ое 45 0,025 2,7 1,0 0,45 ,0,025 2 7 1,0 045 0025 27 10 045 0025 27 1 О 045 0025 Т а б л и ц а 11252381 а Таблица 2 Чугун Пределпрочности оМПа Микротвердость феррита, ИПа ОтнОСи- тельное Количество ударов до разрушения при энергии единичногоудара кгс см удлинеНКе, % 6,9 Известный 27000 1330 510 12950 13400 28300 1420 8,0 Предлагаемый 670 10,2 660 10,5 204 30 2850 2900 19523 650 19112 2800 10,0 19043 2800 645 10,1 10,0 655 2830 1.9095 18570 645 9,9 2870 42680 20320 20406 2920 10,5 680 2900 10,0 670 10 2500, 14701 9,5 600 18890 2810 10, 1 650 12 19500 19760 2860 10,3 665 10,3 2910 670 14 19230 2940 9,4 15 ного и сельскохозяйственного машиностроения позволит повысить долговечность и надежность машин. Предлагаемый чугун обеспечит повышение свойств отливок, за счет чего эксплуатационная стойкость их повышается на 50-60%, Годовая зкономия составит 1369354 руб. ВНИИПИ Заказ 4591/29 Тираж 567 Подписное Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 1В результате лабораторныхисследований установлено,что ударно-усталостная прочность предлагаемого чугуна повышается на 52,4-57,2% в сравнении с из.- вестным чугуном,а микротвердостьматрицы возрастает в 2, 0-2, 2 раз а.Использование предлагаемого чугуна для отливки деталей автомобиль 42500 41000 40520 39800 40100 39000 42650 31020 40050 40950 41500 40000