Высокопрочный чугун

)5 С 22 И ИЕ ИЗОБРЕТСВИДЕТЕЛЬСТВУ И К АВТОРС ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Высокочастотные чугуны для отливок./Под ред. Н, Н, Александрова, - М.: Машиностроение, 1982, с. 165.Авторское свидетельство СССР В 985119, кл. С 22 С 37/00, 1981.(57) Изобретение относится к металлургии. С целью повышения эксплуатационных Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке высокопрочного чугуна с повышенной эксплуатационной стойкостью в условиях теплосмен.Цель изобретения - повышение эксплуатационных свойств.Выбор граничных пределов содержания компонентов в чугуне предложенного состава обусловлен следующим.Введение диборидов молибдена обусловлено тем, что они являются дисперсными тугоплавкими частицами, которые микролегируют металлическую основу и измельчают структуру, являясь центрами кристаллизации, изменяют характер кристаллизации, что способствует повышению ударной вязкости, предела выносливости при кручении и других динамических харак теристик механических и эксплуатационных свойств, Введение их до 0,02 мас,% не обес 9) .,Ж - 1 686020 А 1 своиств в условиях теплосмен высокопрочный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, алюминий, магний, церий и железо, дополнительно содержит дибориды молибдена, никель, барий и один металл из группы, содержащей висмут и теллур, при следующем соотношении компонентов, мас.%; углерод 2,2 - 3,8; кремний 1,5-2,45; марганец 0,2-2,5; алюминий 0,2 - 1; магний 0,03 - 0,07; никель 1,21-3,27; дибориды молибдена 0,02 - 0,28; барий 0,002 - 0,007; церий 0,02 - 0,05; один металл из группы, содержащей висмут и теллур, 0,001 - 0,008, железо - остальное, 2 табл,печивает достаточного количества центров кристаллизации в расплаве, существенного измельчения структуры в отливках и повы- шения динамических характеристик механических свойств, При повышении концентрации диборидов молибдена более 0,28 мас, увеличивается количество дефектов кристаллической решетки металлической основы. содержание неметаллических включений по границам зерен, ухудша-ется фактор формы графитных включений, повышаются термические напряжения, что снижает динамические характеристики механических свойств, термической стойкости и эксплуатационных свойств.Никель введен как эффективный микролегирующий компонент, существенно упрочняющий матрицу при иэотермической выдержке, измельчающий графитные включения, обеспечивающей однородность40 45 50 55 структуры и повышение динамических характеристик механических свойств, Верхний предел концентрации никеля (327 мас.о) обусловлен снижением технологической пластичности при более высоком его содержании. При уменьшении концентрации никеля менее 1,21 мас.,4 укрупняется структура, снижаются однородность графитных включений, динамическая прочность, предел выносливости при кручении и эксплуатационная стойкость,Металл из группы, содержащей висмут и теллур, оказывает отбеливающее влияние на структуру, очищает границы зерен, снижает загрязненность чугуна неметаллическими включениями, повышает предел вцносливости при кручении и другие динамические характеристики механических и эксплуатационных свойств. При концентрации их до 0,001 мэс, модифиц руощий эффект недостаточен, а при повышении их содержания более 0,008 час,о увеличивается содержание неметаллических включе.ний, снижается технологическая пластичность, динамическая прочность и предел выносливости при кручении, служебные свойства.Граничные параметры содержания углерода 2,2-3,8 мас.Я и,кремния (1,5-2,45 мэс.о) определены исходя из практики производства высокопрочных чугунов с повышенными динамическими характеристиками механических свойств и мелкозернистой структурой. При концентрации углерода более 3,8 мас.,О, и кремния более 2,45 мас.,ь снижаются предел выносливости при кручении, ударная вязкость и другие динамические характеристики механических свойств чугуна, а при концентрации углерода до 2,2 мас.о и кремния до 1,5 мас.,4 возрастают отбел и термические напряжения, снижаются трещиноустойчивость, ударная вязкость, предел выносливости при кручении и эксплуатационная стойкость,Содержание легируащих добавок (марганец 0,2 - 2,5 мас,о алюминий 0,2- 1,0 мас, %)обусловленэ существенным повышением технологической пластичности и прочности и ограничено пределами, ниже которых пластичность, предел выносливости при кручении и прочностные свойства недостаточные, а выше которых - увеличиваются пористасть, пленкообрэзование и термические напряжения и снижаются пластические свойства и предел выносливости при изгибе и кручении,Введение бария в ксличестве 0,002- 0,007 мас церия в количестве 0,02- 0,05 мас., и магния О,ОЗ - 0,07 мас.) обусловлено их высокой модифицирующей 5 10 15 20 25 ЗО 35 эффективностью и поверхностной активностью, которые обеспечивают повышение пластических свойств, трещиноустойчивости и динамических характеристик механических и эксплуатационных свойств, При их содержании менее нижних пределов упруго-пластические свойства низкие. Их содержание обусловлено пределами, обеспечивающими получение шаровидного графита в чугуне и необходимые упруго-пластические свойства. При введении бария более 0,007 мас, увеличивается содержание неметаллических включений в структуре чугуна и снижаются динамические характеристики механических свойств и эксплуатационная стойкость в условиях теплосмен.Опытные плавки чугунов проводят дуплекс-процессом вагранка-дуговая печь с использованием в качестве шихтовых материалов литейных чугунов, стального лома и ферросплавов. Микролегирование чугуна марганцовистым никелем НМц 5, ал юминием А 91, с или ком арган цем СМи диборидами молибдена МоБ 13 Ж производят в электропечи ДС 5 в конце плавки, а модифицирование ферроцерием, металлическими сплавами висмута Ви 2 теллура Те 1, магниевой лигатурой, силикокальцием СКЗО проводят враздаточных литейных ковшах, Заливку модифицированного чугуна производят при 1390 - 1410 С, Вместе с формами для получения образцов и литых деталей получают технологические пробы.Для определения свойств чугунов заливают решетчатые и ступенчатые технологические пробы, пробы на жидкотекучесть, трещиностойкость и формы для получения образцов для механических испытаний,В табл. 1 приведены химические составц чугунов опытных плавок. Содержание компонентов в высокопрочном чугуне определяют методом химического дифференцированного количественного анализа. Ударную вязкость определяют на образцах 55 х 10 х 10 мм с полукруглым надрезом.В табл. 2 приведены данные о механических и технологических свойствах высоко- прочных чугунов, Механические свойства получены на стандартных образцах после изотермической закалки при 360 - 370 С в течение З,б - 3,8 ч.Как видно иэ данных табл. 2, эксплуатационная стойкость в условиях теплосмен при нагреве до 900 С, динамические характеристики механических свойств для всех чугунов в пределах предлагаемого состава больше, а термические напряжения ниже, чем у вцсокопрочного чугуна известного састаа,1686020 Формула изобретения 0.2-2,5 0,2-1.0 0,03 - 0,07 0,02 - 0,05 1,21 - 3,27 0,002 - 0,007 Высокопрочный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, алюминий, магний, церий и железо, о т л и ч а ю щ и й с я 5 тем, что, с целью повышения эксплуатационных свойств, он дополнительно содержит никель, барий, дибориды молибдена и один элемент, взятый из группы, содержащей висмут и теллур, при следующем соотноше нии компонентов, мас. :Углерод 2,2 - 3,8КремниИ 1,5-2,45 0.02 - 0,28 0,001-0,008Остальное Т а б л и ц а 1 Содержание компонентов (железо - остальное), мас,Ж Чугун Углерод Марганец Кремний Магний Алюминий Диборщы молибдена3,6 Известный 0,3 2,2 0,07 1,0 0,020,20,280,02О;2О 28 0,2 0,8 1,0 0,2 1,0 0,03 0,05 0,07 0,03 0,05 0,07 2,2 3,5 3,8 2,2 3,5 3,8 0,2 1,4 .2,5 0,2 1,4 2,5 Продолжение табл 1 Чугун Церий Никель Висмут Телпур Барий Железо Известный 0,04 Остальное Предложенный 123456 1,21 0,0011686020 Таблица 2 Свойства извосостойких чугунов Показатели известно- предлохенного2 3 4 5 6 Жидкотекучесть,мм 560 600 575 590 Временное сопротивление, ИПа 938 935 928 590 Относительное уд.:линение, Х 19,8 19,6 19,3 19,4 4,0 Ударная вязкостькДхм 943 960 992 974 300 Предел выносливости при кручении,НПа 120 348 336 332 330 352 348 9,2 9,8 96 91 102 97 46 1360 1420 1407 1353 870 1395 1387й. Составитель Н. КосторнойРедактор И,Шмакова Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий Заказ 3577 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/б Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 301 Термические напряжения в отливках, ИПа Эксплуатационнаястойкость в условиях теплосмен,цикл 592 605 585 928 940 936 19,7 19,5987 961