Ковкий чугун

СОЮЗ СО 8 ЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ 6 РЕСПУБЛИК С 37 08 1) 4 РЕТЕНИЯ ЛЬСТВУ СКОМУ СОИ КА сного Знаме ий институт В. КрасильЕ. Веселов т ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ПИСАНИЕ(71) Ордена Трудового Кра ни научно-исследователъск технологии автомобильной промышленности(56) Авторское свидетельство СССР У 844637, кл. С 22 С 37/10, 1981.Авторское свидетельство СССР У 998561, кл. С 22 С 37/ОО, 1981.Авторское свидетельство СССР У 998564, кл. С 22 С 37/10, 1981.Авторское свидетельство СССР В 449103, кл.С 22 С 37/10, 1972.(57) Изобретение относится к ковкимчугунам и может быть использованодля изготовления сложных тяжелонагруженных отливок, работающих в условиях низких температур. Цель изобретения - повьппение прочности и хладостойкости чугуна при снижении литейного брака и сокращении времениграфитизирующего отжига.Ковкий чугунсодержит, мас.Х: С 2,1-2,8; Я 3. 1,1,1,6; Мп 0,1-0,61 Сг 0,01-0,06; Си0,05-0,3; Бх 0,05-0,3; Са 0,01-0,05;Мя 0,02-0,05; Се 0,01-0,04; 2 г 0,0010;01; В 0,0006-0,003: Ре остальное.Свойства чугуна: 8 563-586 МПа;порог хладноломкостй (-95)-(-105) С),ли ейный брак 5,17,0; цикл отжига22-25 ч, 2 табл.Изобретение относится к металлургии, а именно к производству ферритных ковких чугунов, обладающих высо. кими литейными и механическими свойствами, пригодных для изготовлениядеталей, способных работать при низких (до -80 С) температурах в условиях Крайнего Севера.Цель изобретения - повышение ударной вязкости и хладостойкости,Выплавку предлагаемого чугуна проводили в индукционной печи ИСТ 016на шихте, состоящей из чушковых чугунов и стального лома.В жидкий чугун вводили легирующие .элементы: медь никель и цирконий,Расплав перегревали до 1500 С, выдерживали 10 мин и выпускали в разливочный ковш, куда перед заливкойвводили в виде механической смесицирконий, висмут, магний и церий, Заливку в разовые формы производили при1380-.1420 С. Литые образцы подвергалитермической обработке - отжигу наферрит по следующему режиму: нагревдо 960 С в течение 10-12 ч, выдержкапри этой температуре до полного распада цементита, охлаждение в течениечаса до 760 С и последующее медленноеохлаждение в печи с 760 до 710 Г втечение 8 ч, дальнейшее охлаждение4-6 ч.Химический состав выплавляемыхчугунов представлен в табп. 1, а ихлитейные и механические свойства втабл, 2,При содержании углерода и кремнияниже нижних пределов уменьшается количество центров кристаллизации, т.е.происходит образование неблагоприятной первичной структуры белого чугуна, и ухудшается жидкотекучесть расплава,Верхние пределы углерода и кремниявыбраны с учетом предотвращения образования включений графита при первичной кристаллизации расплава и ускорения процесса формирования включений графита отжига.Содержание марганца в пределах0,1-0,6% выбрано с учетом полученияоднородной ферритной структуры послеграфитизирующего отжига без остаточ ного перлита. При этом нижний пределвыбран на основе минимального содер-.жания марганца в исходных шихтовыхматериалах, а верхний, исходя из того, что более высокое содержание данного элемента тормозит вторую стадиюграфитизации, уменьшает количествоцентров графитизации, способствуяперлитизации металлической основы,5 что ведет к снижению пластичности чугуна.Положительное влияние хрома наразмер первичных зерен в ковком чугуне сказывается только при его содержании более 0,01 . При содержаниихрома более 0,06несмотря на присутствие в составе чугуна графитизирующих и модифицирующих элементов,он проявляет карбидообразующее действие, понижая пластичность и вязкость чугуна.Медь способствует графитизации,говышает однородность структуры ивязкость чугуна. Содержание меди 20 меньше нижнего предела практическине оказывает влияния на процесскристаллизации расплава, а следовательно, на прочность и пластическиесвойства, Концентрация меди вышеверхнего предела способствует увеличению цикла отжига и количестваперлита, что отрицательно сказывается на пластичности конкого чугуна,Введение в чугун никеля основанона его положительном влиянии на процесс графитизации (снижение цикла отжига), а также увеличении им прочностных свойств.При одновременном ускорении первой 35 стадии графитизации никель при содержании более О,Зснижает температуруэвтектоидного превращения и способствует увеличению количества перлитапри проведении второй стадии графнти зации. При содержании менее 0,0 э% никель практически не оказывает влиянияна процесс графитизации и механические свойства чугуна.Кальций оказывает существенноевлияние на снижение содержания серыв расплаве, что имеет большое значение для получения ферритного ковкого чугуна с высокими прочностнымисвойствами. При этом одновременно 50 повышается лидкотекучесть расплава,плотность металла, а также снижаютсятермические напряжения в литой структуре.Содержание кальция в количествах 55 меньше его нижнего предела не оказывает воздействия на свойства чугуна,а концентрация данного элемента вышеверхнего предела способствует появ 1260406лению в структуре чугуна значительного количества окислов, отрицатеЛьно влияющих на ударные свойства де-. талей.Нижний предел магния является той 5 границей, ниже которой он не оказывает свое модифицирующее действие.Модифицирующее влияние магния способствует улучшению формы графита и наиболее равномерному его распределению,10 в результате чего повьппаются механические свойства чугуна, Содержание магния вьппе верхнего предела вызывает эффект перемодифицирования, ухудшйя Форму включений графита, а в итоге уменьшая пластические свойства предлагаемого ковкого чугуна.Присадка циркония приводит к изменению условий кристаллизации расплава, образованию мелкозернистой 20 структуры за счет мелкодисперсных карбидов и сульфидов, выделившихся в жидком чугуне, что способствует увеличению прочностных характеристик, и сокращению никла графитизирующегоотжига.Цирконийв количестве менее0,001%недостаточно эффективно вли-яет на свойства расплава, а более0,01% приводит к образованию дисперс ного пластинчатого псрлита после гра,фитизирующего отжига, Это способствует увеличению твердости и прочности,снижая при этом ударную вязкость иотносительное удлинение 35Висмут при кристаллизации увеличивает число центров кристаллизациив 5-7 раз при одновременном увеличении степени компактности включенийграфита отжига. В результате уменьщения размера первичного зерна иулучшения Формы включений графита отжига повьппаются не только вязкость ипрочность, но и уменьшается литейныйбрак, особенно по усадочцым дефектам.45Содержание висмута, превышающееверхний предел, способствует образованию раковин, повышая литейный браки снижая тем самым качество отливок,.а менее нижнего предела не оказывает 50никакого положительного действия насвойства чугуна, Влияние церия на свойства жидкого чугуна заключается в нейтрализации деглобуляризирующих элементов,отрицательно влияющих на формирование включений графита и металлической основы чугуна, что в достаточной степени сказывается как на прочности и ударной вязкости, так и на длительности графитизирующего отжига.Содержание церия менее 0,01% не обеспечивает глобуляризируюшего эффекта, а е.о концентрация выше верхнего предела способствует образованию интерметаллидов, что отрицательно влияет на графитизацию в процессе отжига и ведет к снижению прочностных свойств ковкого чугуна. Из данных, приведенных в табл. 2, следует, что предлагаемый ковкий чугун по литейным и механическим свойствам превосходит известный чугун, это позволяет получить значительный экономический эффект в результате увеличения надежности и долговечности отливок, особенно при их эксплуатации в условиях Крайнего Севера. Формула изобретения Ковкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, медь, никель, кальций, магний, церий, и железо, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения прочности, ударной вязкости и хладостойкости, он дополнительно содеркит цирконий и висмут при следующем содержании ингредиентов, мас.%: УглеродКремнийМарганецХромМедьНикельКальцийМагнийЦерийЦирконийВисмутЖелезо 2,1-2,81,1-1,60,1-0,60,01-0,060,05-0,30,05-0,30,01-0,050,02-0,050,01-0,040 001-0 010,0006-0,003Остальное