Ковкий чугун

ОВЕТСКИХ СТИЧЕСКИХ ик СОЮЗ СОЦИА РЕСПУ 37 51)4 С НИ(54) (57) лург для обо ОВКИИ ЧУГУН зобретение о и может быт ится к мет пользовано цОеление Физикоа АН БССРъединение "Гом.И.Карпенко,ведев СССР ель ств37/10,ьство.37/08,СР 98 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ПИСАНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(7 Могилевское отдтехнического институи Производственное осельмаш"(56) Авторское свидеУ 831850, кл. С 22 САвторское свидетеВ 916576, кл. С 22 С изготовления технологическогорудования, работающего при высоких температурах. Цель - повышение пластичности, ударной вязкости и удароустойчивости в интервале температур 500-700 С. Ковкий чугун содержит, мас.Х: С 2,0"2,9; 8 1,2-1,6;Мп. 0,6-1,1; Ч 0,06-0,57; Н 1 1,6-3,21 Мо 1,02 - 2,65; В 0,02 - 0,051 нитриды алюминия 0,04 - 0,08 и Ре - остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна Мо, Н, В, а также алюминия в виде нитридов обеспечил повышение пластичности в 2,4-2,5 раз, . ударной вязкости в 2,1-2,6 раз, удароустойчивости в 2,3-9,7 раз. 2 табл.Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов ковкого чугуна для изготовлениятехнологического оборудования, работающего при высоких температурах,Цель изобретения - повышение пластичности, ударной вязкости и удароустойчивости при температуре 500 -700 оС, атакже предела прочности при 1 Орастяжении,Изобретение иллюстрируется примером конкретного выполнения.Выбор граничных пределов компо нентов в чугуне предложенного состава обусловлен следующим.Введение никеля в количестве 1,63,2 мас.повышает стабильность структуры и свойств чугуна в отливках после термической обработки, что способ ствует повышению удароустойчивостии пластических свойств при 500700 С. При содержании никеля доо1,6 мас.удароустойчивость и пластические свойства при 500 - 700 С 25недостаточны, а при концентрации никеля более 3,2 мас.ухудшается качество углерода отжига и снижаютсяупругопластические свойства.С целью сохранения высокой пластичности ковкого чугуна содержаниемарганца не должно выходить за пределы 0,6-1,1 мас.%, При легированиичугуна марганцем до 0,6 мас,несколько улучшается ростоустойчивость,но при этом увеличивается загрязненность чугуна неметаллическими включениями и возрастает чувствительность, к термическим и механическим ударам,а при увеличении концентрации марганца более 1,1 мас.7 снижаются упругопластические свойства при 500-700 С При введении в чугун нитридов аломиния в указанных количествах измельчается структура, увеличивается количество графитных включений с одновременным уменьшением их размеров, что способствует повышению ударной вязкости и удароустойчивости при 500- 700 С. При содержании нитридов алю" миния менее 0,04 мас.% количество центров графитизации, измельчение структуры и повышение упругопластических свойств недостаточны, а при содержании нитридов алюминия более 0,08 мас,3 повышается количество неметвллических включений и снижается относительное удлинение. Бор в количестве О, 02-0, 05 мас. 7модифицирует и измельчает матрицу,повышает трещиностойкость и ударнуювязкость, но при увеличении его концентрации более 0,05 мас.% снижаютсяупругопластические свойства и термостойкость, Нижний предел содержаниябора установлен с целью исключениябоя отливок при выбивке. Содержаниеуглерода, кремния, ванадия принятоисходя из опыта производства ростоустойчивых ковких чугунов с повышенными пластическими свойствами.Приувеличении содержания ванадия более057 мас,М усиливается его тормозящее влияние на графитизацию и роступругопластических свойств, а приконцентрации углерода и кремния вышеверхних пределов в отливках отмечается образование свободного графита иснижение пластических свойств приобычных и повышенных температурах.Молибден в количестве 1,022,65 мас.оказывает на матрипу легирующее влияние, повышает термическую стойкость, дисперсность структуры и упругопластические свойства, Приконцентрации молибдена до 1,02 мас,7его легирующее влияние на структуру,повышение пластических свойств итермостойкости недостаточно а приконцентрации его более 2,65 мас.%снижается трешиностойкость, что приводит к снижению упругопластическихсвойств и эксплуатационной стойкостив условиях ударных нагрузок,П р и м е р. Плавку чугуна доэвтектического состава проводят дуплекс-процессом: вагранка - дуговаяэлектропечьПри выпуске чугуна извагранки температура металла составляет 1400-1420 С, а в электрическойпечи расплав перегревают до 480 -1500 С. Ферромолибден, феррованадийи никель вводят в электропечь, абрикеты нитридов алюминия и ферробор - в раздаточные литейные ковшиемкостью 2 т при температуре 1430 -1460 С. Заливку модифицированногочугуна проводят в сырые песчано-глинистые Формы для получения технологических проб; 16 мм образцов и отливок.При плавке и заливке чугуна угарлегирующих и модифицирующих элементов составляет, 7.; никель 10-14нитриды алюминия 12-15; молибден 35; бор 9-12 и ванадий 8-11,1434001 15 0,04-0,08 Остальное Таблица 1 Химический состав чугуна известного и предложенного составов Химический состав, мас. . Чугун Угле" Крем- Марга- Вана- Нитри- Ни- Молиброд ний нец дий Бор ды алю- кель денминия Железо Извест 2,67 0,9 0,3 , 0,5 Остальное Предло- женный вариант 2,0 1,2 О,б0,06 0,02 0,04 1,6 1,02 Остальное 0,31 0,022 0,06 2,8 1,83 Остальное.0,57 0,05 0,08 3,2 2,65 Остальное 2,6 1,4 0,82,9 1,6 1,1+В чугуне известного состава дополнительно содержалось 0,022 мас.(алюминия,В табл,1 приведены химические составы ковких чугунов опытных плавок,Для получения структуры бейнитного ковкого чугуна образцы и отливки подвергают аустенизации от 900-930 С и изотермической выдержке при 520 - 560 С в течение 1,0-1,5 ч. В табл.2 приведены механические свойства чугунов опытных плавок, Испытания на ударную вязкость проводят по ГОСТ 9456-78 на образцах размером 101055 мм с Ч-образным надрезом,Как следует иэ табл.2, дополнительный ввод в состав чугуна никеля, молибдена, бора и нитридов алюминия обеспечивает повышение в 2,4"2,5 раза пластичности, в 2,1-2,6 раза - 20 ударной вязкости, в 2,3-9,7 раза - удароустойчивости при 500-700 оС, а также позволяет повысить предел прочности при растяжении в 1,89 - 2,02 раза.25 Формула изобретения Ковкнй чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, ванадий, алюминий и железо, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения пластичности, ударной вязкости и удароустойчивости при температуре 500-700 С, а также предела прочности при растяжении, он дополнительно содержит никельмолибден и бор, а алюминий содержится в виде нитридов алюминия при следующем соотношении компонентов, мас, :Углерод 2,0"2,9Кремний 1,2-1,6Марганец 0,6-1,1Ванадий 0,06-0,57 Никель 1,6-3,2Молибден 1,02-2,65 Бор О, 02-0, 05 Нитриды алюминияЖелезо1434001 Таблица 2 Результаты сравнительного анализа свойств чугуна известного состава Свойства чугунов после термо- обработки Наименование показа- телей Извест- Предложенный чугун 1 Временное сопротивление, МПа 460 870 930 905 Относительное удлинение при Ударная вязкость,МДж/м , при Удароустойчивость,циклов, при Относительная эксплуатационная стойкость 1,12 1,83 2,31 2,54 Составитель Н,Косторной Редактор А,Маковская ТехредМ.Дидык Корректор М,МакснмишинецЗаказ 5518/29 Тираж 595 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 500 С 600 С 700 С 500 С 600 С 700 С 500 оС 600 С 700 оС 6,3 15,6 6,8 16,1 4,1 15,2 Оэб 1 э 36 0,49 1,42 0,12 1,28