Высокопрочный чугун

(54) ВЫСОКОПРОЧ (57) Изобретени ЧУГУН тносится к металургии и тливок,е С: ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Авторское сУ 773121, кл, САвторское свиУ 985120, кл. С быть использовано дляаюших при знакоперемен ных нагрузках и отрицательных температурах. Цель изобретения - повышение технологических свойств и предела выносливости при изгибе. Чугун содержит, мас.2: углерод 3,4-3,8; кремний 1,5-2,6; марганец 0,4-0,7; хром 0,06-0,2; никель 0,05-0,8; .титан 0,04-0,6; медь 0,04-0,8; магний 0,02- 0,08; церий 0,002 0,08; кальций 0,021-0,04; алюминий 0,002-0,04;цинк 0,02-0,04; литий 0,006-0,08;стронций 0,002-0,04; железо - остальное. Ввод в состав чугуна цинка, ли тия и стронция обеспечивает повыше 4ние жидкотекучести с 650 до 740- 780 мм при 1400 С, трещиностойкости, и предела прочности при изгибе, 2 табл.1 13051Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для отливок, работающихпри знакопеременных нагрузках и отрицательных температурах. 5Цель изобретения - повышение технологических свойств и предела выносливости при изгибе,В предлагаемом чугуне содержаниеосновных компонентов принято в количествах (углерод 3,4-3,8 мас,7., кремний 1,5-2,6 мас.7., марганец 0,40,7 мас.Ж), которые обеспечивают повышение стабильности жидкотекучести,снижение дефектов в отливках. 15Магний содержится в чугуне в количестве 0,02 - 0,08 мас.7, не снижающим технологические свойства, ударную вязкость и служебные свойства.Содержание церия и кальция, как модифицирующих добавок, принято исходяиз практики производства модифицированных высокопрочных чугунов с повышенной износостойкостью и мелкозернистой структурой.Дополнительное введение цинка в количестве 0,02-0,04 мас.Ж повышаетжидкотекучесть и другие литейные свойства, снижает брак, микролегирует З 0металлическую основу, Он хорошо растворяется в матрице, увеличивает количество перлита, повьппает дисперсностьи твердость чугуна, снижает пористость, что способствует повышению износостойкости, стабильности структуры, технологических и служебныхсвойств чугуна. При концентрации цинка до 0,02 мас.Е микролегирующий эффект и повьппение твердости и стабильности свойств проявляется слабо, апри увеличении концентрации цинкаболее 0,04 мас.Е повьппаются отбел,усадка и угар, что снижает стабильнось литейных и механических свойств, 45что приводит к снижению пластическихи служебных свойств,Литий в количестве 0,006-0,08 мас,7микролегирует матрицу, повышает жидкотекучесть, трещиностойкость, очип 1 ает границы зерен от неметаллических включений, повышает стабильностьтехнологических свойств, структурыи механических свойств при отрицательных температурах. При содержаниилития до 0,006 мас.Е микролегирующийэффект проявляется слабо и существенного повышения стабильности технологических и механических свойств при 91 2отрицательных температурах не достигается. Верхний предел содержания лития ограничен концентрацией (0,08 мас.7), выше которой возрастает количество неметаллических включений, усиливаются процессы ликвации, так как литий полностью не растворяется в металлической основе, что приводит к снижению ударной вязкости, предела выносливости при изгибе и пластичности при отрицательных температурах,Стронций в чугун введен в качестве эффективной модифицирующей добавки, обеспечивающей существенное повышение технологических свойств, снижение твердости чугуна и повышение стабильности технологических свойств, предела выносливости при изгибе и износостойкости, При содержании стронция до О, 002 мас. Е модифицирующий эффект проявляется слабо, не достигается стабильность технологических и служебных свойств, а при увеличении концентрации стронция более 0,04 мас.7 усиливается ликвация, снижается стабильность предела выносливости при изгибе, ударнойвязкости и эксплуатационной стойкости.Концентрация магния (0,020,08 мас. Ж) и церия (0,002-0,08 мас. Ж)1принята из практики производства высокопрочных чугунов с повышеннымитехнологическими и механическими свой.ствами и ограничена пределами, вышеи ниже которых снижаетсястабильностьструктуры и свойств чугуна.Концентрация микролегирующих добавок (хром 0,06-0,2 мас.Ж, никель0,05-0,8 мас.7, титан 0,04-0,6 мас,Жи медь 0,04-0,8 мас.Е) обеспечиваетвысокие и стабильные технологическиеи механические свойства, упрочнениеи измельчение металлической основы,снижение брака, повышение свариваемости и плотности, обеспечивает стабильность предела выносливости приизгибе, других механических и служебных свойств чугуна,Чугун выплавляют в индукционныхпечах с перегревом расплава до 16801730 К и с использованием шихты изпередельных чугунов, пакетированнойстали, чугунного лома, чугунной истальной стружки, кокса пекового,возврата собственного производстваи ферросплавов. Присадку лития, магния, металлического церия, силикокальция, алюминия, стронция и ферро,4 О,м 0,05 Никель 0,8 0,0 0,0 0,1 Мед силиция проводят в разливочные ковши. Перед вводом в металл ферросплавы прокаливают в шахтной электропечи при температуре 600 С. Карбюризатор (коксопековый) размалывают в бегунах до фракции 10-15 мм, а ферросплавы, используемые для модифицирования, дробят в щековой дробилке и подвергают грохочению.Температура модифицирования чугуна 10 в литейных ковшах 1630-1710 К. Заливку чугуна производят в песчано-гли,нистые литейные формы на напольном конвейере для получения отливок, ступенчатых, спиральных и клиновых тех нологических проб, образцов для механических испытаний,В табл. 1 приведены химические составы чугунов опытных плавок. Усвое ние компонентов составляет, 7: литий 53-58, церий 67-73; магний 57-62;кальций 65-72 и цинк 64-69, Жидкотекучесть чугуна определяют на спиральных технологических пробах. 25 Механические, технологические и служебные испытания проводят стандартными методами, ударная вязкость - по ГОСТ 9454-78, жидкотекучесть ЗО при 1400 С по спиральной пробе. В табл. 2 приведены механические и технологические свойства чугунов опытных плавок, приведены данные о 35 браке по пористости и плотности чугуна в отливках,1 4Как видно из табл. 2, предложенный чугун обладает более высокими технологическими свойствами и показателем предела выносливости при изгибе. в сравнении с известным высокопрочным чугуном, что обеспечивает увеличение эксплуатационной стойкости и надежности в условиях знакопеременных нагрузок. Формула изобретения Высокопрочный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, титан, медь, магний, церий, кальций, алюминий и железо, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения технологических свойств и предела выносливости при изгибе, он дополнительно содержит цинк, литий и стронций при следующем соотношении компонентов, мас,Й:Углерод 3,4-3,8 Кремний 1,5-2,6 Марганец 0,4-0,7 Хром 0,06-0,2 Никель 0,05-0,8 Титан 0,04-0,6 Медь 0,04-0,8 Магний 0,02-0,08 Церий 0,002-0,08 Кальций 01021 Оэ 04Алюминий 0,002-0,04 Цинк 0,02-0,04Литий 0,006-0,08 Стронций 0,002-0,04 Железо Остальное,04 00 05 Осталь- О Железо Остальное Оста стальль стальое е ое о Табл Брак по лорис Плотность, кг/к ойства хнологическне свойств еск ун тости прн толщине стенок100 мм, Х Жидкоте Т учесть, с мм к Ударная вязкоИДж/и при щиной-.ть,еменнопротивние,и при , ИПа,0 -3