Высокопрочный чугун

(59 4 С 22 С 37/10 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОСУДАРС О ДЕЛА С г ;у ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 8; ство СССР 00, 1983.во СССР 10, 1979(57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано припроизводстве отливок для сельхозмашиностроения. Цель изобретения - повышение упругопластических свойстви предела выносливости при кручении.Новый чугун содержит,мас.7.: С 3,2-3,81 1,5-2,2; Мп 0,2-0,5; А 1 0,2-1,0;И 0,11-0,27; РЗМ 0,03-0,08; 7 0,120,28; Мд 0,03-0,07 и Ре - остальное,Дополнительный ввод в состав чугунаЧ и Мр позволяет повысить пределвыносливости при кручении в 1,6-1,7раза, относительное удлинение в 2,7 -3,2 раза и ударную вязкость в 1,6-2,3, Яраза. 2 табл.135745Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна.Цель изобретения - повышение упругопластических свойств и предела выносливости при кручении,Выбор граничных пределов содержания компонентов, входящих в составпредлагаемого чугуна, осуществляютследующим образом.Введение азота обусловлено тем,что он образует с кремнием, марганцем, ванадием, алюминием и углеродомнитриды и комплексные карбонитриды, 15микролегирующие металлическую основу и изменяющие структуру, являясьцентрами кристаллизации,что способствует повышению ударной вязкостии упругопластических свойств. Введение до 0,11 мас,7 азота не обеспечивает достаточного количества центровкристаллизации в расплаве при затвердении в песчано-глинистых формах, существенного измельчения структуры в 25отливках и повышения упругопластических свойств, при повышении концентрации азота более 0,27 мас,7. увеличивается количество дефектов в кристаллических решетках металлическойосновы,неметаллических включений пограницам зерен, ухудшается факторформы графитных включений, повышаются термические напряжения, что снижает технологическую пластичность ипредел выносливости при кручении.Ванадий вводят как эффективный микролегирующий и нитридообразующий компонент, существенно измельчающий матрицу и графитные включения, обеспечивающий однородность структуры и повышения упругопластических свойств и стабильности выносливости при кручении, Верхний предел концентрации ванадия (0,28 мас.7) обусловлен снижением технологической пластичности и увеличением отбела при более высоком его содержании. При уменьшении концентрации ванадия менее 0,12 мас.7 укрупняется структура, снижается 50 однородность графитных включений,динамическая прочность, предел текучести при кручении, увеличивается отбел.Редкоземельные элементы (РЗМ)церий и неодим или празеодим - способствуют распаду эвтектического цементита, очищают границы зерен, снижают загрязненность чугуна неметал 32лическими включениями, повышают предел выносливости при кручении, упругопластические свойства. При концентрации неодима или празеодима до 0,01 мас,7 модифицирующий эффект недостаточен, а при повышении их содержания более 0,03 мас,7. увеличивается отбел, снижается технологическая пластичность н динамическая прочпрочность.Граничные параметры содержания углерода (3,2-3,8 мас,7) и кремния (1,5-2,2 мас.7) определяют исходя из производства высокопрочных чугунов с повышенными упругопластическими свойствами и мелкозернистой структуройПри концентрации углерода более 3,8 мас.7. и кремния более 2,2 мас,7 снижается предел выносливости при кручении, ударная вязкость и другие механические свойства чугуна, а при концентрации углерода до 3,2 мас.7. и кремния до 1,5 мас.7, возрастают отбел и термические напряжения, снижаются трещеноустойчивость, ударная вязкость и предел выносливости при кручениивСодержание легирующих добавок (марганец 0,2-0,5 мас.7, алюминий 0,2-1,0 мас./) обусловлено существенным повышением технологическойпластичности и прочности и ограничен пределами, ниже которых технологическая пластичность и прочностные свойства недостаточны, а выше которых - увеличиваются термические напряжения и снижаются пластические свойства и предел выносливости при изгибе и кручении,Введение магния (0,03-0,07 мас,7) обусловлено их высокой модифицирующей эффективностью и поверхностной активностью, которые обеспечивают повышение пластических свойств, трещиноустойчивости и технологической пластичности. Их содержание обусловлено пределами, обеспечивающими получение шаровидного графита в чугуне и необходимые механические свойства.Чугун выплавляют дуплекс-процессом (вагранка - индукционная печь) с использованием в качестве шихтовых материалов литейных чугунов, стального лома и Ферросплавов. Микролегирование чугуна феррованадием ФВд 2 Н, лигатурой ВдАН и силикомарганцем СМН проводят в электропечи в конРЗМ Азот Железо гНеодим Празе одим Известный 0,06 Остальное 0,07 1,г 3,6 0,3 2,2 0,07 Предлагаемый О,11 0,02 0,01 0,03 0,02 0,05 0,030,02О,ОЭ0,05 1,5 0,03 1,9 005 2,2 0,07 1,5 0,03 о,г 012 3,2 0,2 О, 15 0,2 0,8 3,5 0,4 4 Э 8 05 5 32 0,2 0,27 1,О 028 О,О 1 О,11 0,12 0,2 1,9 0,05 0,15 0,02 0,2 0,4 0,8 3,5 О,ОЭ 0,28 0,27 1,О г,г о,о 7 1,2 0,0124 009 2,1 . 0,05 Э,8 0,5 Ф а- Сумма РЗМ.з+ - Чугун, дополнительно содераьдиймас.г: Ст 1,1; Т 1 0,15; Са 0,06. 3 135 це плавки при 1420-1450 С, модифицирование - ферроцерием, сплавами магний-празеодим и магний-неодим, а микролегирование чугуна азотом и алюминием - непосредственно в раздаточных литейных ковшах, емкостью 2 т, усвоение микролегирующих и модифицирующих компонентов составляет, мас,7,: ванадий из феррованадия Вд 2 Н 88-94;празеодим и неодим из сплавов магний-празеодим и магний-неодим 70-74; азот из азотированных ферросплав 78-84; церий из ферроцерия 75-78; магний из его сплавов 51-54. Для определения отбела заливают ступенчатые технологические пробы.В табл.1 приведены химические составы чугунов, а в табл,2 - результаты анализа свойств известного и Как следует иэ табл,2 дополнитель ный ввод в состав чугуна ванадия и магния позволяют повысить предел выносливости при кручении в 1,6-1,7 раза, относительное удлинение в 7453 42,7-3,2 раза и ударную вязкость в1,6-2,3 раза по сравнению с известным чугуном. Формула изобретения Высокопрочный чугун, содержащийуглерод, кремний, марганец, алюминий, азот, редкоземельные элементы 10 и железо, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения упругопластических свойств и предела выносливости при кручении, он дополнительно содержит ванадий и магний при 15 следующем соотношении компонентов,мас,7,:Углерод 3,2-3,8Кремний 1,5-2,2Марганец 0,2-0,5 20 Алюминий 0,2-1,0Азот 0,11-0,27РедкоземельныеэлементыВанадий25 МагнийЖелезо1357453 Таблиаа 2 Показатели для высокопрочного чугуна Свойства 53 519 4 Э565 5 484 1,6 11,2 , 12,9 11,8 4,7 9 Относительное удлинение, 2 1 О0 109 12 дарная вязкостДк/см42 68 64 8 65 Предел выносливости при крученииИПа 16 98 1 12 1 Предел текучест при кручении,ИП 19 42 23740 21 Технологическа пластичность 2 6 103 40 100 8 34.Производственн 8 ременное сопротивление при растявении, ИПа Индекс нагрязненности неметаллическими включениями хх 10,2 1извесный) 93 188 17 38 2 ЭО 22 Тираж 605 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Рауш-т 1 т 67 8 9 О Подпис нокомитета СССРоткрытийкая наб., д,4