Чугун

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН И 9 4 С 2 С 37/10 И КОМИТ И ОТНРЫТ ОСУДАРСТ 8 ЕН ПО ИЗОБРЕТЕНИ ПРИ ГКНТ СССР Я САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ы иа ур тава гии,угар алличес ударимечивае ударн ,конце и(56) Патент Японии И 57-54246,кл. С 22 С 37/04, 1982.Авторское свидетельство СССРИ 985119, кл. С 22 С 37/00, 1983 ретение относится к металчастности к разработке содля литых износостойких чугуна деталей.Цель изобретения - повышениено-усталостной долговечности,Изобретение иллюстрируется пррами конкретного выполнения.Выбор граничных пределов содержания компонентов в чугуне предлагаемого состава обусловлен следующим,Использование окиси бария в составе предлагаемого чугуна связано стем, что она сод,.ржит ионы бария сповышенной подвижностью и активностьюв расплаве, способствующих повышениюгомогенизации чугуна, стабильностии дисперсности структуры, что обеспет повышение ударной вязкости ио-усталостной долговечности. Прнтрации окиси бария до(57) Изооретение относится к металлургии и может быть использовано приизготовлении канатоведущих шкивов.Цель изобретения - повышение ударноусталостной долговечности. Новый чугун содержит, мас.%: С 3,61-3,95; Бх1,25-2,8; Мп 0,51-1,1; Сц 0,85-1,55;РЗМ 0,01-0,04; А 1 0,02-005; Са0,002-0,02; окись бария 0,02-0,05;Мя 0,02-0,0; Ре - остальное, Дополнительный ввод в состав чугуна окиси бария и магния обеспечивает повышение ударно-усталостной долговечности в 1,37-1,62 раза. 2 табл. 0,02 мас,% стабильность структур ударно-усталостная долговечность недостаточны, а при ее концентрации более 0,05 мас.% увеличиваютсякомпонентов, содержание неметких включений в чугуне и его ударно-, усталостные свойства.Дополнительное введение магния связано с его высокой химической активностью, дегазирующей и модифициру" ющей способностью и сфероидизирующим влиянием на составляющие структуры чугуна, что существенно повышает пластические свойства и ударно-усталостнчо долговечность. При концентрации магния до 0,02 мас.% его модифицирующая и дегазирукяцая способность недостаточны, а ударно"усталостная долговечность низкая, а при концентрации более 0,07 мас.% увеличивается отбел, снижаются трещиностойкость и3 14584ударная вязкость, что приводит к снижению ударно-усталостной долговечности и эксплуатационной стойкости.Содержание кальция в чугуне ограничено 0,02 мас. . из-за его низкой5растворимости, а концентрация алюминия - 0,05 мас 7 из-за его повьппенной склонности к пленообразованию ипористости в магниевом чугуне при более высоких концентрациях, что приво-.дит к уменьшению ударно-усталостнойдолговечности.Содержание, углерода в чугуне повы"шено до 3,61-3,95 мас.7. для исключе- . 15ния отбела в отливках канатоведущихшкивов. При более низких его концентрациях отмечается образование отбела и снижение ударно-усталостной долговечности, а при концентрации углерода более 3,95 мас.7 укрупняетсяструктура и снижаются пластическиесвойства и ударно-усталостная долговечность.Медь при содержании 0,85-1,55 мас. .25стабилизирует перлит, увеличиваетсфероидизацию, повьппает твердость иизносостойкость, их стабильность впроцессе эксплуатации и эксплуатационную стойкость литых деталей. При уве- З 0личении концентрации меди более1,55 мас.% начинает проявляться ееликвация, снижается ударно-усталостная долговечность, а при концентрациидо 0,85 мас,Е снижается твердость, и35износостойкость отливок, в отливкахпреобладает пластинчатый перлит сдисперсностью Пд 1,0 - Пд 1,4 (поГОСТ 3443-77).Окись бария вводится в разливочный ковш при выпуске в него из индукционной печи в виде дробленной(фракции 4-20 мм) комплексной лигату"ры, содержащей 4,8-9,3 мас,% окисиария 6 9 масмагния и 3,5 6 мас.% 45церия. Дополнительного перемешиванияне требуется, так как усвоение и распределение в чугуне окиси бария имодифицирующих компонентов (магний,церий) стабильное,50Алюминий в количестве 0,020,05 мас,Х оказывает раскисляющее истабилизирующее влияние, способствуяуменьшению содержания неметаллических включений и повьппению ударно-усталостной долговечности, твердости.и износостойкости. При концентрацииалюминия до 0,02 мас. . раскисляющееи стабилизирующее его влияние недос 174таточное, а при увеличении концентрации алюминия более 0,05 мас.снигается твердость отливок, их прокатываемость и относительная износостойкость.Содержание основных модифицирующих компонентов (магния 0,020,07 мас, . и РЗМ 0,01-0,04 мас,7) обеспечивает дегазацию расплава и сфероидизацию графита и перлита и повышение прочностных и упруго-пластических свойств. Сера и хром увеличивают отбел, снижают ударно-усталостную долговечность, поэтому они исключены из состава чугуна.Содержание марганца повьппено до 0,51-1,1 мас,% и ограничено пределами концентрации, ниже которых не достигается высокой сфероидизации пер-. лита и существенного повышения износостойкости, а вьппе верхнего предела увеличивается содержание цементита и отбел, снижается стабильность структуры, ударно-усталостной долговечности и пластических свойств.Опытные пдавки высокопрочных чугунов проведены в индукционных печах емкостью 10 т. Перегрев расплава при плавке 1480-1510 С. В качестве шихтовых материалов используют литейные и передельные чугуны, отходы электротехнической стали, стальную стружку, возврат собственного производства, карбюризатор (кокс пековый), феррофосфор, ферромарганец, ферросилиций, силикобарий, силикокальций, медь, лигатуры типа ЖКМК, ФСЗОРЗМ, ЭКМКБа. Содержание магния в лигатурах 6-97, окиси бария 4,8-9,3 , церия 3,5-67, Лигатуру дробили до фракции 4-20 мм. Модифицирование чугуна РЗМ-содержащими лигатурами производят в плавильной печи, Рафинирование расплаваплавиковым шпатом и модифицированиечугуна сфероидизирующими лигатурами,силикобарием, медью и ферросилициемпроводят в литейных ковшах.Из модифицированных чугунов отливают канатоведущие шкивы, технологические пробы и образцы для ударно-усталостных испытаний.В табл. приведены химические составы высокопрочных чугунов опытныхплавок. Усвоение .компонентов составило: меди 86%, фосфора 957, кальция 847, окиси бария 897, церия 58%и магния 48%,145841 0,01-0, 04 0,02-0,05 0,002-0,02 0,02-0,05 0,02-0,07 Остальное Таблица 1 Содержание компонентов; мас.7 Чугун 1 (прототип) ф Предложенный высокопрочный чугун г 3,76 3,95 3,51 4,05 1,47 1,25 1,18 2,86 0,77 1,1 0,45 1,16 3,6 3,61 Углерод 2,8 2,0 Кремний 0,9 0,51 Марганец Магний 0,02 0,05 0,07 0,01 0,08 Медь 0,85 0,98 1,55 0,7 1,64 1,2 Редкоземельные элементы 0,12 0,010,03 0,04 0,006 0,05 О 05 О 01 0 07 0,02 0,03 0,02 0,04 0,02 0,07 Окись бария 0,05 0,01 0,12 0,11 0,01 0,15 0,3 Алюминий фосфор 0 2 О 002 О 01 О 02 О 001 О 06 Кальций Осталь- Осталь- Осталь- Ос- Ос- ОстальЖелезо ное ное ное таль- таль- ное ное ное+Известный чугун содержит также 0,2 Х ванадия, 0,33 титана,0,2 хромаОпределение содержания компонентов в чугунах проведено методами дифференцированного химического анализа,В табл.2 приведены данные о меха 5 нических свойствах и характеристики структуры чугунов опытных плавок в. отливках. Механические испытания про" водили стандартными методами, а ана" лиз структуры чугунов по ГОСТ 3443-77,10Как следует из данных табл.2, до- . полнительный ввод в состав чугуна окиси бария и магния обеспечивает повьппение ударно-усталостной долговеч-, ности в 1,37-1,62 раза, 15 Формула изобретенияЧугун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, редкоземельные 7 бэлементы, алюминий, кальций и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения ударно-усталостной долговечности, он дополнительно содержит окись бария и магний при следующем соотношении компонентов,мас.7;Углерод 3,61-3,95Кремний 1,25-2,8Марганец 0,51 - 1,1Медь 0,85-1,55Редкоземельные элементыАлюминийКальцицОкись барияМагнийЖелезо1458417 Т а б л и ц а 2 Ударноусталостная Характеристики Временное сопротивление,Ж 1 а, при Чугун долговечность,тыс. цик. сти растя- изгижении бе Извест. Ный 340 810 21-35 Пд 1,0 70 103 1,3,Предла"гаемый 55 Пд 0,3 91 132 58 Пд 0,3 98 2,4 146 96 2,5 150 59 Пд 0,3 Составитель Н,Косторной Редактор Н.Киштулинец Техред НДидык Корректор И,СамборскаяЗаказ 329/30 Тираж 576 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграФическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 705 . 1285 46-48 732 1314 52-55 735 1326 54-57 УдарнаявязкостьДж/смДисперсностьструктуры поГОСТ3443-37 Степень сфероидизации перлитаЕ Коэф- Зксплуициент атационизносо- ная стой- стойко-кость,7.