Ковкий чугун

(19) 22 С 37 1 ЕНИЯ ОПИСАН К АВТОРСКОМ И ЕТЕЛЬСТВ 0 и машинос ебатин льство СССР7/10, 1979.ство СССР37/10, 1982(57) Изобретениеметаллургии, в чферритных ковшей областиоставам относится стности к гуно ысоки ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ. СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Всесоюзный эаочньительный институт(56) Авторское свидетеВ 648638, кл С 22 САвторское свидетелУ 1057569, кл. С 22 С прочностными свойствами при высоких температурах. Целью изобретения является повышение прочности .при темопературах 600-800 С и износостойкости. Чугун предложенного состава содержит, мас.Х: углерод 2,0-2,9; крем ний 1,0-,7; марганец 0,1-0,5; медь 0,4-0,7; ниобий 0,05-0,25; алюминий 0,05-0,20; магний 0,01-0,05; иттрий 0,01-0,04, празеодим 0,02-0,05; железо остальное, Полученные при использовании предложенного чугуна свойства позволяют использовать его для изготовления деталей, работающих в условиях высоких температур и в присутствии агрессивной среды, 2 табл.1313887 1Изобретение относится к металлургии, в частности к изысканию ферритных ковких чугунов с высокими прочностными свойствами при высоких температурах. 5Цель изобретения - повышениеа прочности чугуна при 600-800 С и износостойкости,П р и м е р, Выплавку чугуна про водят в индукционной печи ИСТна шихте, состоящей из чушковых чугунов и стального лома. В расплав вводят легирующиеэлементы: медь, ниобий и алюминий, Жидкий чугун нагревают до 1500 С, выдерживают 15 мин и выпускают в разлиночный ковш, на дно которого помещают магний, иттрий и празеодим. Заливку в разовые формы прооводят при 1420-1360 С. Литые образцы подвергают грабитизируюшему отжигу на ферритную структуру.Химический состав выплавленных чугунон приведен в табл. 1, а физико- механические свойства в табл. 2. д Свойства определяют после соответствующей термической обработки.Легирование оказывает существенное влияние на формирование структурь 1 конкого чугуна, в частности включения углерода отжига распределены равном,рно, имеют более округлую форму, что янляется результатом графитиэирующего действия таких добавок, как медь, никель и другие,способствующих увеличению числа центров графитизации, и тем самым уменьшению длины пути атомов углерода, диффундирующих к центрам графитиэации, что обеспечивает качественный отжиг. 40Верхние предельные содержания углерода и кремния выбраны с учетом предотвращения выделения включений графита н процессе первичной кристаллизации жидкого чугуна. Нижние пределы содержания углерода и кремния (2,0 и 1,0 Е соответственно) являются границей, после которой происходит существенное снижение количества центров кристаллизации и образования не благоприятйой первичной структуры белого чугуна, а также ухудшение его литейных свойств.Содержание марганца выбрано с учетом получения Ферритной структуры в чугуне. Нижний предел обусловлен его присутствием в исходных шихтовых ма-. териалах. Превышение содержания марганца выше верхнего предела тормозит вторую стадию графитизации, способствуя вьщелению перлитной структурнойсоставляющей, что отрицательно сказынается на ударной вязкости ковкогачугуна,Легиронание ковкого чугуна медьюприводит к однородности структуры белого чугуна и увеличению физико-механических свойств после графитизирующего отжнга, При содержании меди выше верхнего предела н структуре белого чугуна присутствует перлит, чтоотрицательно сказывается на первойстадии графитизации и н дальнейшемна сииенин ударной вязкости. Присадка меди меньше нижнего предела неоказывает положительного влияния напроцесс термообработки и физико-механические свойства. При этом,влияние меди существенно зависит отдругих легирующих элементов, а также и от модиФикаторов.Присадка ниобия способствует измельчению первичного зерна и дисперсионному упрочнению, что существенносказывается на повышении жаростойкости и износостойкасти. Содержаниениобия меньше нижнего предела (0,057)не влияет на изменение структуры ипрочностные свойства чугуна, а больше верхнего приводит к замедлениюнторой стадии графитизации и повышению твердости, а следовательно,снижению вязких свойстн ферритногоковкого чугуна,Легиронание чугуна алюминием приводит к раскислению расплава, образованию неметаллических включений и их удалению, а также к легированиюферрита, его упрочнению.и, в конечном итоге, к повышению жаростойкости.Присадка алюминия меньше нижнегопредела не влияет на характер распределения и количество неметаллических включений. Ега содержание вышеверхнего предела приводит к загрязнению расплава неметаллическимивключениями, особенно при большомсодержании кремния,Комплексное модифицирование кавкого чугуна непосредственно приводитк раф:,1 н:;роганжо от вредных примесей,улучшению ФО 1,; нключеь;1 й углеводаотжига, сокращению режимов термосбработки и повьппенив его Физи;. -механических сВОЙстВ как при комнаткой.,так и при высоких температурах,.Таблица 1 Содержание химических элементов, мас.Х 81 Мп Сы УЬ А 3. Сплав С М 0,005 2,9 2,5 0,25 0,35 Известный 2,0 1,0 0,1 0,4 0,03 0,05 0,01 Выход за предель. 2,0 10 0,1 0,4 0,05 005 0,01 Предлагаемый 2,45 1,35 0,3 0,5 0,15. 0,12 0,03 2,9 1,7 0,5 0,7 0,25 0,20 0,05 2 э 9 1 э 7 0,5 0,7 0,35 0,20 0,05 Выход за пределы Модифицирование расплава магнием в количестве, меньшем нижнего предела (0,017), практически не оказывает воздействия на свойства расплава, а следовательно, не влияет на цикл отжига. Присадка этого модификатора больше верхнего предела приводит к увеличению продолжительности второй стадии графитиэации и ухудшению свойств, что, вероятно, связано с эффектом неремодифицирования.Лучшие результаты получаются при вводе магния совместно с иттрием и празеодимом, Сложное модифицирование приводит к существенному снижению второй стадии графитиэации. Включения графита получаются правильной шаровидной Формы средних размеров и равномерно распределенных. Это связано с тем, что магний в основном связывает кислород, а иттрий и празеодим серу и Фосфор в сульфиды и Фосфиды, которые в процессе выдержки коагулируют и всплывают в шлак, Оставшаяся часть этих включений размером меньше одного микрона является центрами кристаллизации металлической основы, так как они образуются в расплаве. Поэтому присадка иттрия и празеодима меньше нижнего и больше верхнего пределов приводит к нарушению условий кристаллизации жицкого 1 13887 4чугуна, а следовательно, уменьшениютребуемых свойств,Испытания показывают, что предлагаемый чугун обладает более высокимисвойствами (статической прочностьюпри высоких температурах и износостойкостью). Ниэколегированный ковкий чугун можно с успехом использо"вать для изготовления деталей, рабо 10 тающих в условиях высоких температури в присутствии агрессивной среды,а также испытывающих термоциклическое воздействие.Формула и э о б р е т е н и яКовкий чугун, содержащий углерод,кремний, марганец, магний, медь, иттрий, праэеодим и железо, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюоповышения прочности при 600-800 С и20 износостойкости, он дополнительно содержит ниобий и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.Х:Углерод 2,0-2,9Кремний 1,0-1,7Марганец 0,1-0,5Магний 0,01-0,05Медь 0,4-0,7Иттрий 0,01-0,04Празеодим 0,02-0,05Сплав У Рг Ег Сц М С 1Ге 0,05 0,025 0,05 0,025 0,35 0,03 Остальное Известный То же Выход за пределы Таблица 2 Прочность МПа, при температурах, С Сплав Износостойкость, г/м ч 20 200 400 600 800 573,0 560 420 400 430 235 Известный 148 0,09 Выход за пределы 301 218 100 0,3 Предлагаемый 1 480 470 162 0,05 2 173 0,0 180 0,01 Выход за пределы 112 0,06 Составитель Н. 11 епитькоРедактор И, Сегляник Техред Л.Олийнык Корректор С, Иекмар Тираж 605 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж.35, Раушская наб., д, 4/5 Заказ 2183/27 Производственно-полиграфическое предприятие, г, ужгород, ул, Проектная, 4 Выход, за. пределы ф Преддфаый "1 2