Высокопрочный чугун

персной структуры в процессе кристаллизации.При концентрации диборидов титана до 0,05 мас.Ф измельченность микро- зерна недостаточна, что не приводит к существенному повышению механических и эксплуатационных свойств, а при концентрации диборидов титана более 0,25 мас.4 усиливается обога - 10 щение границ даже мелких зерен диборидами титана, что отрицательно сказывается на показателях пластичности трещиностойкости, ударной вязкости и стабильности служебных свойств, 15Иттрий усиливает модифицирующее влияние диборидов титана, улучшает фактор формы микрозерна, графита и неметаллических включений, что повышает механические и эксплуатационные свойства. При концентрации иттрия до 0,03 мас.3 его модифицирующее влияние недостаточно, а механические и эксплуатационные свойства (термостойкость) чугуна в условиях теплосмен 25 низкие. При увеличении концентрации иттрия более 0,08 мас.3 увеличивается содержание неметаллических вклю- . чений, снижается стабильность структуры, механических и эксплуатационных свойств.Металл из группы, содержащей цир" коний и ниобий, микролегирует металлическую основу, измельчает матрицу, повышает одноРодность структуры, тер- З 5 мическую и эксплуатационную стойкость, При концентрации металла из группы, содержащей цирконий и ниобий менее 0,005 мас,3 микролегирующий эффект недостаточен, а .термическая и экс плуатационная стойкость имеют низкие значения, а при увеличении их содержания более 0,21 мас.4 снижается пластичность чугуна, сопротивляемость термическим ударам, что приводит к снижению трещиностойкости и эксплуатационной стойкости.Ванадий введен как эффективный микролегирующий и нитридообразующий компонент, усиливающий эффект инвертирования структуры, существенно измельчающий матрицу и графитные включения, обеспечивающий однородность структуры и повышение термической стойкости и упруго-пластических свойств и их стабильность. Верхний предел концентрации ванадия (0,7 масА) обусловлен снижением технологической пластичности чугуна и увеличением склонности к трещинам при более высоком его содержании и снижении упруго-пластических свойств и эксплуатационной стойкости, При уменьшении концентрации ванадия менее 0,3 мас.Ф его микролегируоцее влияние недостаточно, снижаются прочность, предел текучести, термическая и эксплуатационная стойкость металлических форм.Медь измельчает бейнитную структуру и способствует повышению пластических свойств, термической стойкости и эксплуатационной стойкости. При кон. центрации меди до 0,72 мас. ее микролегирующий эффект и повышение пластических и эксплуатационных свойств недостаточны, а при увеличении концентрации меди более 1,1 мас.4 повышаются ликвационные процессы, уменьшаются теплопрочность, снижаются однородность структуры и эксплуатационная стойкость.Граничные параметры содержания углерода (3,2-3,8 мас.) и кремния (2,6-3,0 мас.3) определены исходя из практики производства высокопрочных чугунов с повышенными упруго- пластическими свойствами и высокой термической стойкостью. При концентрации углерода более 3,8 мас.4 и кремния более 3,0 мас. снижаютсятермическая стойкость, ударная вязкость и другие механические и эксплуатационные свойства чугуна, а при концентрации углерода до 3,2 мас.4 и кремния до 2,6 мас,4 возрастаютотбел и термические напряжения, снижаются трещиностойкость, термическая стойкость, ударная вязкость и другие пластические свойства и стабильность эксплуатационных свойств в отливках. Содержание легирующих добавок (марганец 0,2-0,7 мас молибден 0,8-1,2 мас. хром 0,03-0,33 мас.4, никель 0,4-1,2 мас.3, алюминий 0,03- 0,1 мас.4) обусловлено существенным повышением термической стойкости, технологической пластичности и прочности и ограничено пределами, ниже которых теплопрочность, технологическая пластичность и прочностные свойства недостаточные, а выше которых- увеличиваются термические напряжения и снижаются пластические свойства, термическая стойкость и предел вынос5 1585374 6 что приводит к дят по методике дифференцированного ионных свойств. количественного химического анализа. количестве 0,002- . В табл. 2 приведены механические" 0,002-0,02 мас.Ф и эксплуатационные свойства чугунов мас.Ф обусловлено опытных плавок.5ующей эффектив- Как следует из табл. 2, дополниой активностью, тельный ввод в состав предлагаемого ествах обеспечи- чугуна диборидов титана, иттрия, а зерен, повышение 10 также одного из элементов - циркониятрещиноустой- или ниобия позволяет повысить предел ской пластичнос- прочности йа " в 1 33-1,39 раза, отй стойкости, Их носительное удлинение Ф - в 3,68но пределами, 4 раза, термостойкости в 3,06-3,37 чение дисперсной 1 раза и кавитационной стойкости в ры в отливках, 1,55-1,74 раза. УглеродКремнийМарганецНикельАлюминийМолибденВанадийКальцийХромЦерийМедьМагнийЛиборидытитанаИттрийОдин элемент из группы, содержащей цирконий и ниобийЖелезо 3,2-3,82,6-3,00,2-0,70,4-1,20,03-0,100,8-1,1.0,3-0,70,002"0,0200,03-0,330,002"0,0500,71-1,10О, 03-0, 07 0,05-0,25 0,03-0,08 0,005-0,210Остальное ливости при изгибе,снижению эксплуатацВведение церия в0,05 мас.Ж, кальцияи магния 0,03-0,07их высокой модифицирностью и поверхностнкоторые в этих количвает очистку границпластических свойствчивости, технологичети и эксплуатационносодержание обусловлеобеспечивающими полуи однородной структушаровидного графита в чугуне и необходимых механических и эксплуатационных свойств, а также стабильнойструктуры после термической обработки и в процессе эксплуатации. Приувеличении их содержания выше верхних пределов повышается угар, снижается однородность структуры, стабильность механических и эксплуатационных 25свойств. При концентрации менее нижних пределов форма графита ухудшаетсяи эксплуатационная стойкость недостаточна.П р и м е р. Плавку чугуна право" 30дили в индукционных печах с использованием в качестве шихтовых материаловлитейных чугунов, стального лома, меди М 1, никеля НПЗ, брикетов диборидовтитана, феррованадия ФВд 2 ферромолиб 1 Э 5дена ФМо 1, силикомарганца СМ, феррониобия, металлического иттрия Итт,ферроциркония и других ферросплавов,Микролегирование феррованадием, Ферромолибденом, никелем, силикомарган- фцем СИпроводят в печи, а модифицирование ферроцерием, диборидами титана, алюминием, магниевой лигатурой,феррониобием или ферроцирконием - враздаточных литейных ковшах. Из модифицированных чугунов отливают техно"логические пробы, образцы 10 мм длямеханических испытаний и заготовокдля кокилей,В табл. 1 приведены химические щсоставы чугунов опытных плавок. Определение содержания компонентов провоформула изобретения Высокопрочный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, алюминий, молибден, ванадий, кальций, хром, церий, медь, магний и железо, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения механических свойств, термостойкости и кавитационной стойкости, он дополнительно содержит дибориды титана, иттрий и один элемент из группы, содержащей цирконий и ниобий, при следующем соотношении компонентов, мас.ь:1585374 Таблица 1 Чугун Оодеркание компонентов, мас,2 (кедеэо остальное)тУгле- Наргаы Никель Крем" Каль- Нагний Дибори- Алони- Иолиб. Иедьрод нец ний ций ды ти- ний дентане Церий Иттрий Цирко- Ниобийний Иэвестный1 Предла. гаемый2 0,04 3,5 О,8 1,2 0,2 0,3 1,О 0,3 0,2 2,2 0,02 0,03 0,8 0,71 0,9 0,9 1,1 1,1 0,8 071 0,9 0,8 1,1 1,1 0,8 0,9 0,4 0,8 1,2 . 0,.4О, 8 1, 2 1, 2 0,03 0,0050,05 0,120,08 0,210,030,050,08о,о 8 о,о 6 0,0020,030050,0020,030,05 0,3 0,03 О 52 0,14 0,7 033 0,3 0,03 0,42 0,14 0,7 0,33 0,7 0,3 2,6 0,002 2,9 0,005 3,0 0,02 2,6 0,002 2,9 0,005 3,0 0,02 2,8 0,005 0,03 005 0,05 0,12 0,07 0,25 0,03 0,05 0,05 О,3 007 0,25 0,05 0,23 0,030,08О,0,03О,080,10,08 0,2 0,4 0,7 0,2 0,4 0,7 0,5 3,2 3,6 3,8 3,2 ,3,63,8 3,8 0,0050,120,210,08 П р и м в ч а н и е, 0 чугуне состава 1 дополнительно содериалось 0,06 мас А олова,Таблица 2 Свойства высокопрочных чугунов Показатели Предлагаемый Известный 2 8,2 8,3 8,8 8,5 8,1 8,1 8,6 Составитель ГвДудикРедактор М.Недолуженко Техред Л,ОлийныкКорректор Т,Малец Заказ 2306 Тираж 482 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раущская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, -Ужгород, ул. Гагарина, 101 Временное сопротивление прирастяжении, МПаОтносительноеудЛиНЕНИЕ, ббСопротивляемостьтепловым ударампри нагреве до900 С, циклКавитационнаястойкость при900 С, мг/гсЭксплуатационная стойкостьметаллических ,форм, заливок 500 665 680 695 671 686 697 685 1070 3280 3512 3460 3331 3618 3530 3305 15,2 9,8 8,7 9,2 9,6 8,5 9,1 9,7 2100 3020 3145 3155 3033 3180 3196 3042