Чугун

(19) (11 6 2 С 37(59 4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТХРЫ ЗОБРЕТЕНИТЕЛЬСТВУ ИСАНИЕ И4.г фА ВТОРСН 13 но-исследоваерных металлов а, Т. С. ВетроваА. Бухвалова, еферК. О. Ома.8)етельство СССРС 37/10, 1978.ельство СССРС 37/00 э 1982(21) 4100806/23-02 (22) 22.07.86 (46) 07,04.88. Бюл. (71) Уральский науч тельский институт ч (72) Г. Г. Михайлов Е. В. Зеленцова, Н. В. С. Радя, А. К. Ш шев и А. Н, Блинов (53) 669.15-196(088 (56) Авторское свид В 735652, кл. С 22Авторское свидет У 1129263,.кл. С 22 используемым для отливки изложниц,работающих в условиях энакоперемен"ных термических напряжений. Цельюизобретения является повышение термостойкости и снижение модуля упругости. Предложенный чугун содержит,мас.й: углерод 3,8-4,3; кремний 0,61,2; марганец 0,3".1,0; фосфор 0,10,3; титан 0,01-0,15; ванадий 0,010,1; барий 0,001-0,01 железо ос"тельное. При использовании предложенного чугуна возрастает сопротивление термическому удару и образованию сетки разгара соответственнов среднем на 46 и 137., модуль упругости снижается на 147, ударнаявязкость сохраняется на том же уровне. 1 табл.У 2 Увеличение содержания кремния сверх указанного предела приводит к выделению крупного первичного гра" фита, а также к повышению неравномерности распределения кремния в металлической основе вследствие его ликвации, которая может усиливаться при термоциклировании в процессе эксплуатации изложниц. В результате наблюдается снижение термостойкости чугуна.При содержании марганца ниже 0,3 мас.% в расплаве остается несвязанным значительное количество серы, которая препятствует графитизации в период кристаллизации, При повышении содержания марганца в чугуне более 1 мас.% проявляется его карбидостабилизирующее действие, увеличивается количество цементита, образующегося при эвтектическом и эвтектоидном превращении. Это приводит к повышению модуля упругости чугуна и отрицательно сказывается на его трещиноустойчивости. 1 13866Изобретение относится к чернойметаллургиир в частности к чугунам,используемым для отливки изложниц,работающих в условиях знакоперемен 5Ных термических напряжений,Цель изобретения - повышение терМостойкости и снижение модуля упругости чугуна.Чугун содержит углерод, нремний, 1 рарганец, титан, Фосфор, ванадий,арий и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%:Углерод , 3 р 8-4 р 3Кремний 0,6-,2 15Марганец 0,3-1,0Титан 0,01-0,15,фосфор 0,1-0,3Барий 0,001-0,01Ванадий 0,01-0,10 20Железо ОстальноеПри легировании чугуна ванадиемв нем формируются комплексные карбонитриды ванадия и титана, что обеспечивает выведение азота из распла;ва (деазотацию) и, как следствие,уменьшение переохлаждения при кристаллиэации.Модифицирование барием такжеуменьшает переохлаждение расплава, 30при этом углерод, пересыщающий рас, плав на заключительной стадии крис"таллизации, выделяется в этом слу": чае в виде цемента, а в виде пластинокк графита, что увеличивает равномерностьь распределения графита в, ется только при модифицировании барием и в отличие от известного чугуна не наблюдается в присутствии 40кальция.Таким образом, за счет влияниябария и деаэотизации расплава накинетику кристаллизации чугуна структура отливок формируется в условияхменьшего переохлаждения, Превращениев эвтектоидном интервале в предлагаемом чугуне также происходит применьшем переохлаждении.В результате в структуре чугунамассивных отливок включения графита50приобретают благоприятную форму, аих распределение становится болееравномерным, уменьшается структурная обособленность эвтектических колебаний, В составе матрицы появляется 15-20% феррита. Размеры включений фосфидной эвтектики - основнойохрупчивающей составляющей " эначительное уменьшение главным образом благодаря тому, что они не содержат массивных пластин цементита, Указанные структурные особенности способствуют повьппению термостойкости и снижению модуля упругости чугуна.Содержание углерода в чугуне менее 3,8 мас,% приводит к увеличению доли первичного аустенита, к появлению более мелкого графита с междендритным расположением, к уменьшению количества графита в структуре. В результате повьппается модуль упругости чугуна, снижается сопротивление термическому удару.Увеличение в составе чугуна содержания углерода сверх указанного предела снижает прочность, ударную вязкость и стойкость чугуна против образования сетки разгара в результате его загрязнения шлакографитовой спелью и наличия в структуре крупных включений игольчатого графита, распределенного неравномерно.Снижение содержания кремния в чугуне менее 0,6 мас.% неблагоприят но отражается на его пластических свойствах, а при повьппенных содержаниях марганца (до 1,0 мас,%) и фосфора (до 0,3 мас.%) приводит к резкому падению трещиноустойчивости чугуна,Ъ40 При содержании фосфора менее0,1 мас.7. понижается температура эвтектоидного превращения, что можетпривести, как показали исследования,к перлитизации матрицы и снижениюсопротивления термическому удару.При повышенном содержании фосфора(более 0,3 мас.7) в структуре чугуна наблюдается большое количество 10включений фосфидной эвтектики, образующих сплошную сетку по границамэвтектических зерен, при этом специальные добавки не могут нейтрализовать вредное влияние фосфора. 15При низком содержании ванадия ититана (менее 0,01 мас.7) влияние ихна структуру чугуна не проявляется.Содержание в чугуне ванадия более0,1 мас.7 заметно увеличивает его 20твердость и снижает трещиноустойчивость, что объясняется возрастаниемдоли связанного в карбиды углерода.Повышенное содержание титана (более0,15 мас.7) отрицательно сказывается на форме и распределении графита:происходит .его иэмельчение, увеличивается тенденция к междендритномурасположению, что снижает трещиноустойчивость. 30При введении в чугун бария нижеуказанного предела не замечено егомодифицирующего влияния. Введение вчугун бария сверх 0,01 мас.7. экономически нецелесообразно,П р и м е р, Чугуны различных сос"тавов выплавляют в высокочастотнойиндукционной печи. В качестве .шихтыиспользуют передельный доменный чугун следующего состава, мас.%:С 4,25; Бз. 0,81; Мп 0,50; Р 0,13и рафинированный чугун следующегосостава, мас.7.: С 3,8-4,2; Б - следы; Мп 0,10, Р 0,04. Подшихтовкупроизводят ферромарганцем, ферротитаном.Ванадий вводят в шихту в видепредельного ванадиевого чугуна с содержанием ванадия н 0,4 мас.7, чтопри количестве чугуна в металлоза"валке 2,5-20 мас.7 и коэффициентеусвоения ванадия 98-997 обеспечивает содержание в чугуне 0,01-0,08 мас.7ванадия. Дополнительно производится.подшихтовка феррованадием содержащим 35 мас.7. ванадия. Коэффициентусвоения ванадия 927., количествовводимого феррованадия 0,067. от металлозавалки, что позволяет получить содержание ванадия в чугуне до 0,1 мас.7 оБарий вводят в ковш в виде ферро" силиция с барием, содержащим 15 мас.7. бария. Коэффициент усвоения бария составляет в среднем 177., количество вводимого ферросплава 0,04"0,47. от массы жидкого чугуна, что обеспечивает содержание бария в пределах 0,001-0,01 мас.7.Чугун перегревают до 1420 С, мо" дифицируют в ковше размельченной лигатурой, заливают при 1320 С в сухую песчано-глинистую форму для получения 100-килограммовой отливки (9 250 мм, Ь = 290 мм). Иэ полученных отливок вырезают темплеты для исследования микроструктуры и определения химического состава, а также образцы для определения физико-механических и специальных свойств.Химический состав исследованных сплавов и результаты испытаний приведены в таблице.Ударную вязкость определяют по стандартной методике, модуль упругости " методом резонансных частот.1Для определения термостойкости против образования трещин 1 рода (сопротивления термическому удару) образцы специальной формы подвергают термоциклированию по следующему режиму: нагрев в печи до 630 С, выдержка 15 мин, охлаждение в воде, Термостойкость оценивают по количеству циклов до появления первой трещины от кромки отверстия до торца обода. Термостойкость против обра" зования трещин 111 рода (сетки разгара) определяют на цилиндрических образцах диаметром 20 мм и высотой 20 мм, Образцы нагревают в печи до 700 С, выдерживают 15 мин, охлаждают в воде. Термоциклирование повторяют до появления на образцах хорошо видимой сетки трещин.Чугун предлагаемого химического состава имеет в структуре мелкое эвтектическое зерно, достаточно равномерно распределенный прямолинейный графит (180-360 мкм), компактные мелкие равномерно распределенные включения фосфидной эвтектики без пластин цементита. На границах эвтектических колоний наблюдаются выделения графита.,0 ест,007 13 0,9 0,3 08 . 9,2 е - остапвао Составитель Н. ШепитькоТехред М.Ходанич Корре едактор В, Пе Тяско Заказ 147 Подписикомитета СССРи открытийская наб., д ВНИИПИ Государственн по делам изобретен3035, Москва, Ж, Р 45 зводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужг ул. Проектная,Предлагаемый чугун по сравнению с известным обладает повышенными свойствами.Как следует из приведенных в таблице данных, термостойкость 1 и 111 рода - сопротивление термическому удару и образованию сетки разгара- возрастает соответственно в среднемна 46 и 13%, модуль упругости снижается на 14%, ударная вязкость сох раняется на том же уровне,Формула изобретенияЧугун содержащий углерод, крем; ний, марганец, титан, фосфор и желе" зо, о т л и ч а ю щ и й с я тем; что, с целью повышения термостойкости и снижения модуля упругости, он 5дополнительно содержит ванадий и барий при следующем соотношении компонентов, мас,%:Углерод 3,8 " 4,3Кремний 0,6 - 1,2Марганец 0 3 - 1 0Фосфор 0,1 " 0,3Титан 0,01 - 0,15Ванадий 0,01 - 0,1Барий 0,001 - 0,01Железо Остальное