Высокопрочный чугун для отливок

)5 С 22 С 37/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ М 31литехнический институтко, Н.Н, Господаров,Марукович и Т.И, Рябин 8.8) 123606, кл. С 22 С 37/04,идетельство СССР2 С 37/00, 1981.ЧНЫЙ ЧУГУН ДЛЯ ОТЛИ(54) В ВОК зобретение относится к металлургии,ности к разработке составов высокоого чугуна,ель изобретения - повышение механих свойств в термообработанном состои снижение термических напряженийивках,ыбор граничных пределов содержанияентов в чугуне предлагаемого состаловлен следующим.. вча чн Ц че к нии тл мпонобус Введение диборидов циркон ловлено тем, что они являются ди ми тугоплавкими частицами (Тпд которые микролегируют металлич нову и измельчают структуру, явля рами кристаллизации, изменяют кристаллизации, что способствует нию ударной вязкости, предела вы сти при кручении и упруго-плас свойств. Введение их до 0,02 мас,печивает достаточного количества кристаллизации в расплаве при эат сов аГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР%985119, кл. С 2ЫСОКОПРО ия обус- сперсны 3250 С), ескую осясь цент- характер повыше- носливотическихне обе центр вердев(57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве отливок из высокопрочного чугуна. Цель изобретения - повышение механических свойств в термообработанном состоянии и снижение термических напряжений в отливках. Предлагаемый чугун содержит, мас,=,ь; С 2,2 - 3,8; Я 1,5 - 2,2; Мп 0,2 - 2,5; А 0,2 - 1,0; М 9 0,03 - 0,07; бе 0,02 - 0,05; дибориды циркония 0,02-0,028; К 0,11-0,27;а или Ут 0,01 - 0,028; Ре остальное, Введение в состав чугуна И,а или Ут и 2 гВг позволяет повысить (ть в 1,05-1,10 раза; д в 3,4-3,7 раза; КСЧ в 2,26-2,56 раза, а также снизить термические напряжения в отливках в 2,38 - 3,13 раза. 2 табл. нии в песчано-глинистых формах, существенного измельчения структуры в отливках и повышения предела выносливости при кручении и упруго-пластических свойств, При повышении концентрации диборидов циркония более 0,28 мас. увеличивается количество дефектов кристаллической решетки металлической основы, содержание неметаллических включений по границам зерен, ухудшается фактор формы графитных включений, повышаются термические напряжения, что снижает технологическую пластичность и предел выносливости при кручении,Никель введен как эффективный микролегирующий компонент, существенно упрочняющий матрицу, измельчающий графитные включения, обеспечивающий однородность структуры и повышение упруго- пластических свойств и стабильности выносливости при кручении. Верхний предел концентрации никеля (0,2 мас.) обусловлен снижением технологическойпластичности при более высоком его содержании, При уменьшении концентрации никеля менее 0.,11 мас.% укрупняется структура, снижаются однородность графитных включений, динамическая прочность, предел выносливости при кручении,Металл из группы, содержащей лантан и иттрий, способствует улучшению формы графита и распаду эвтектического цементита, очищает границы зерен, снижает загрязненность чугуна неметаллическими включениями, повышает предел выносливости при кручении, упруго-пластические свойства. При концентрации лантана и иттрия до 0,01 мас.% модифицирующий эффект недостаточен, а при повышении их содержания более 0,028 мас.% увеличивается отбел, снижается технологическая пластичность, динамическая прочность и предел выносливости при кручении,Граничные параметры содержания углерода (2,2 - 3,8 мас,%) и кремния (1,5 - 2,2 мас.%) определены исходя из практики производства высокопрочных чугунов с повышенными упруго-пластическими свойствами и мелкозернистой структурой, При концентрации углерода более 3,8 мас,% и кремния более 2,2 мас,% снижаются предел выносливости при кручении, ударная вязкость и другие механические свойства чугуна, а при концентрации углерода до 2,2 мас,% и кремния до 1,5 мас.% возрастают отбел и термические напряжения, снижаются трещиноустойчивость, ударная вязкость и предел выносливости при кручении.Содержание легирующих добавок марганец 0,2-2,5 мас.%, алюминий 0,2-1,0 мас,%) обусловлено существенным повышением технологической пластичности и прочности и ограничено пределами, ниже которых пластичность, предел выносливости при кручении и прочностные свойства недостаточные, э выше которых увеличивается пористость, пленообразование и термические напряжения и снижаются пластические свойства и предел вы носливости при изгибе и кручении.Введение 0,02 - 0,05 мас. Оь церия и 0,03- 0,07 мас.% 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. Опытные плавки чугунов проводят дуплекс-процессом в вагранка-дуговой печи с использованием в качестве шихтовых мате, риалов литейных чугунов, стального лома и 5 ферросплавов, Микролеирование чугунамарганцовистым никелем НМц 5, силикомарганцем СМи диборидами циркония производят в электропечи ДС 5 в конце плавки, а модифицирование ферроцерием, 10 металлическими сплавами лантана или иттрия, магниевой лигатурой и алюминием АВ 91 проводят в раздаточных литейных ковшах емкостью 2 т, Заливку модифицированного чугуна производят в песчано-глинистые 15 формы при 1380 - 1390 С. Вместе с формамидляполучения литых деталей получают технологические пробы.Для определения свойств чугунов зали 20 вают ступенчатые технологические пробы,пробы на жидкотекучесть, трещиностойкость и формы для получения образцов длямеханических испытаний,В табл.1 приведены химические соста 25 вы чугунов опытных плавок, Содержаниекомпонентов в высокопрочном чугуне определяют методом химического дифференцированного количественного анализа пометодике ЦНИИЧермета.30 В табл.2 приведены данные о механических и технологических свойствах высокопрочных чугунов. Механические свойстваполучены на стандартных образцах послезакалки и низкотемпературного отпуска.35 . Как следует из табл,2, дополнительныйввод в состав предложенного чугуна диборидов циркония, никеля и лантана или иттрия позволяют повысить механическиесвойства: оь в 1,05-1,10 раза; КСЧ в 2,26 -40 2,56 раза, д в 3,4-3,72 раза, а также снизитьтермические напряжения в отливках в 2,383,13 раза.Формула изобретенияВ ысо кап рочн ый чугун для отливок, содержащий углерод, кремний, марганец, алюминий, магний, церий и железо, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения 50 механических свойств в термообрэботанном состоянии и снижения термических напряжений в отливках, он дополнительно содержит дибориды циркония, никель и один элемент из группы. содержащей лан тан и иттрий, при следующем соотношениикомпонентов, мас.%:Углерод 2,2 - 3,8Кремний 1,5-2,2 Марганец 0,2-2,50,01 - 0,028 Остальное АлюминийМагнийЦерийДибориды цирконияНикель 0,2-1,0 0,03-0,07 0,02 - 0,05 0,02 - 0,28 0,11-0,27 Один элементиз группы, содержащей лантани иттрий 5 Железо