Немагнитный чугун

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 1 949012 е(6 ) Дополнительное к авт. спид-ву -(54) НЕМАГНИТНЫ ЧУГУН 1Изобретение относится к металлургии, в частности к изысканию легированных чугунов аустенитно-карбидного класса, которые используются в машиностроении в качестве материалов деталей, обладающих одновременно повышенными прочностью и твердостью при сохранении магнитной проницаемости в литом состоянии.В ходе развития современной техники имеет место тенденция к расширению использования энергии магнитного поля в различных технологических процессах и оборудовании, Эффективность использования энергии магнитного поля в значительной мере зависит от магнитных характеристик материалов, применяемых для изготовления деталей машин и оборудования,е работающих в зоне воздействия магнитного поля, В ряде случаев, по условиям эксплуатации, к материалам таких деталей предъявляют комплекс требований, согласно которого они должны 2обладать повышенными прочностью итвердостью, а также, одновременно, быть немагнитными. Проблема полученияэкономичных материалов, сочетающих всебе указанные свойства, приобретает остроту и актуальность.Известные немагнитные стати, имеющие хорошие прочностные характеристики и низкую магнитную проницаемость, не обладают достаточно высоким уровнем твердости. Поэтому для повышениятвердости этих сталей применяют: легирование их дорогостоящими и дефицитными элементами (Ч,И, 2 г, Мо и др.),трудоемкую и дорогую химико-термическую обработку (азотирование, борирование), трудоемкое и длительное искусственное старение, термо-деформационную обработку и т.д. Кроме того,немагнитные стали обладают и довольноно низкими литейно-технологическимисвойствами. Ряд известных белых чугунов, имеющих повышенные прочность итвердость, не обладает требуемым уровИзвестный чугун имеет твердостьНВ 170-201, магнитную проницаемость1,2-2,0 гс/Э.Известен также немагнитный чугунС 2 ) следующего химического состава,вес.Углерод 2,5-3,5Кремний 0,1-0,Марганец 8-12Медь 2-3,5Алюминий 2,5-,5Жепезо ОстальноеДанный чугун в литом состоянииимеет следующие свойства:Предел прочностина разрыв, кг/мм 25Предел прочностина изгиб, кгс/мм оО/Стрела прогиба, ммУдарная вязкость,кгс м/см 0,6-1,0Твердость НВ 180-250Магнитная проницаемость, гс/Э 0,6-1,0Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому результату является немагнитныйчугун 1.3 "1 следующего химического состава, вес.2:Углерод 2,5-3,5Кремний 0,1 - 0,5Марганец 9,0-13,0Никель 2,0-,0МедьАлюминий 3,5-ч,5Железо ОстальноеЧугун в качестве примесей содержитфосфор 0,05-0,2,. и серу 0,01-0,14,Этот чугун имеег спедующие свойства:Предел прочностипри растяжении,кг/мм 35-ц 5 зо 3 91901нем магнитных свойств и, в первую очередь, низкой магнитной проницаемостью.Известные немагнитные чугуны аустенитного класса при хорошем уровне прочностных характеристик и низкой магнитной проницаемости имеют недостаточно высокую твердость,Известен немагнитнь;й чугун 1 1 следующего химического состава, вес,",Углерод 2,2-3,8 1 оКремний 1,3-3,5Марганец 5-9Ни кель 0,1- 22Медь 0,1-3, 5Фосфор 0,7-3Железо Остальное/1 и н ей на я у садка, :Ма гни тная проницаемость, гс/Э 1,05-1,2Жидкотекучестьпо спиральной пробепри температурезаливки 13601380 оС, мм 600-900Указанный немагнитный чугун явля ется представителем легированных кон" струкционных чугунов аустенитного класса, к которым в первую очередь предъявляется требование низкой магнитной проницаемости, при хороших прочностных характеристиках и обрабатываемости резанием,Однако известный чугун характеризуется недостаточной прочностью при изгибе и пониженной твердостью, В результате, этот чугун не может быть эффективно использован в немагнитных узлах и конструкциях, работающих в условиях повышенных изгибающих нагру. зок, к которым предъявляют и требование повышенной твердости. 0,8-2,0 190-270 1,5-1,8 Цель изобретения - повышение прочности и твердости чугуна,Поставленная цель достигается тем,что в чугуне, содержащем углерод,кремний, марганец, никель, медь и железо, компоненты взяты в следующемсоотношении, вес.й:Углерод 2,0-2,.1Кремний 0,1-1,0Марганец 9,0-13,0Никель 2,0-ч,ОМедь 3,5-1,5Железо Остальное Содержание серы и фосфора не долж но превышать 0,13 каждого,Чугун укаэанного состава имеет следующие свойства:Предел прочностипри изгибе, кгс/мм 90-1.";,Стрела прогиба прирасстоянии междуопорами 300 мм, мм 7-12Твердость НВ 80-3609490 160-220 Таблица 1 Содержание элементов, вес. С 5 Мп Р 5 М 1 Сц Ге Смесь 2,О О,1 9,0 О,О 5 0,01 2,0 2,2 0,6 11,0 0,08 0,04 3,0 2 4 1,0 13 О О 10 О 10 4 0 Остальное 4,0 Таблица физические свойства 1 1 Механические свойства 1 1Смесь и кгс/мм НВ 300Предлагаемая 7,81 1,018 1,033 169 297 6 303 7 91 208 0 96 105 1,088 181 328 9 7,68 Известная 121 5Магнитная проницаемость в поле200 Э, гс/Э 1, 02-1, 1КоэрцитивнаясилаЭ 5Остаточная намагниченность, гс 7,8-35Жидкотекучестьпо спиральнойпробе при темпера- отуре заливки 13601380 оС, мм 350-500Снижение содержания углерода до пределов 2,0-2,44 приводит к существенному повышению прочности и твер дости при сохранении им низкой магнитной проницаемости в литом состоянии. Это является следствием того, что понижение концентрации углерода до 2,0-2,43 приводит к подавлению процесса графитизации в предлагаемом чугуне при формировании его структуры, и она из аустенитно-графитной с небольшим количеством карбидов типа (ГеМп)С трансформируется в аустенитно-карбидную. Принципиальное изменение структуры предлагаемого чугу 12 6на и ее фазового состава, в свою очередь, приводит к изменению уровней свойств чугуна по данному изобретению, в том числе, к повышению его прочности и твердости, при сохранении немагнитности.Уровни прочности и твердости чугуна по данному изобретению (при пониженном содержании углерода 2,0+2,М) практически не изменяются при легировании его алюминием от 0 до 4,5 Ф. Учитывая это, а также принимая во снимание, что алюминий сужает область существования аустенита в железо-углеродистых сплавах, алюминий из состава предлагаемого чугуна выведен.Таким образом, главными отличительными признаками предлагаемого немагнитного чугуна от известного являются пониженные пределы содержания углерода, составляющие 2,0-2,М и отсутствие в его составе алюминия.Для получения чугуна приготовляют три смеси ингредиентов, химический состав которых представлен в табл. 1, а их механические и физические свойства - в табл. 2. М 20 р гс/Э НЭ 4 э ос 1 ГсФормула изобретения Состави тель Г. Дуди кредактор М. Бандура 1 е-редЛ, Пекарь Корректор А, Гриценко Тираж 660 ПодписноеБНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Заказ 5702/7 Филиал ППП Патенг, г. Ужовод, ул. Проектная, 4 7 9490Как видно из табл. 2 предел прочности при изгибе предлагаемого чугуна на 20-35/ выше, а твердость - на33-474, чем у известного чугуна, приэтом же уровне магнитной проницаемости. Повышенная прочность предлагаемого аустенитного чугуна позволяетснизить вес деталей эа счет уменьшения рабочих сечений, что, в свою очередь, приводит к существенной (около 1 О15-25/) экономии металла. Кроме того, предлагаемый чугун может быть получен из самых дешевых шихтовых материалов: стальных лома и отходов(стружка, обрезь, высечка и т.д,), 15низкокремнистых предельных чугунов,при этом, только за счет исключенияалюминия, как цветного металла, изсостава предложенного чугуна можнополучить экономию 20-25 руб. на 1 т 20годного литья,Плавку немагнитного чугуна по данному изобретению рекомендуется производить в индукционных печах. Этот чугун может быть получен следующим 2способом, Производят расплавление никеля и стали, затем, после науглероживания последней вводят ферромарга 12 8нец, и в конце плавки под зеркало жидкого металла - медь. Науглероживание стали производят любым из известных способов,Немагнитный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, никель,медь и железо, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышенияпрочности и твердости, он содержиткомпоненты в следующем соотношении,вес,2;Углерод 2, 0-2,4Кремний 0,1-1,0Марганец 9-13Ни кель 2,4МедьЖелезо ОстальноеИсточники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРИ 346375, кл, С 22 С 37/04, 1972,2, Авторское свидетельство СССРМ" 475412, кл. С 22 С 37/10, 19753, Авторское свидетельство СССРМ 473765, кл, С 22 С 37/10, 1975.