Чугун

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК С 37/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ е о ныел ицельюсвойстержитношени меч а с ких сод соот м 3,2 - 3,62,55-3,70,45-0,90,01-0,2Оф 02 Оъ 070,005-0,050,05-0,25 0,06-0,1 ,005-0,02Остальное(46) 30.04.83, Бюл, Р 16 (72) Д.Н.Худокормов, С.Н.Леках, Н.И.Бестужев, Я.И.Гельбштейн,А.О.ГорСт, В.С.Проскурин и А.И.Козлов (71) Белорусский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт и Павлодарский ордена Трудового Красного Знамени тракторный завод им, В.И.Ленина (53) 669.13.018.2 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР М 473764, кл. С 22 С 37/00, 1974.2. Авторское свидетельство СССР Р 434126, кл. С 22 С 37/00, 1972. (54)(57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, магний,БО 1 1 5 А кальций, медь, редкозталлы, барий.и железою щ и й с я тем, чтстабилизации механичепо сечению отливки, опоненты при следующемвес.Ъ:УглеродКремнийМарганецНикельМагнийКальцийМедьРедкоземельныеметаллыБарийЖелезо10 20 Изобретение относится к метал-лургии, конкретнее к изысканию высокопрочных чугунов, и может бытьиспользовано при производстве ответственных разнастенных отливок, обладающих высокой прочностью и удовлетворительной пластичностью при хорошей обрабатываемости резанием,Известен чугун 1 следующегохимического состава, вес.:углерод 2 - 4,5Кремний 1,5-3,8Марганец .0,1-1,5Хром 0,01-0,15Никель 0,01-1,5Магний 0,01-0,09Кальций 0,01-0,09Барий 0,001-0,08Редкоземельныеметаллы 0,001-0,15Алюминий 0,01-5,0Железо ОстальноеНедостатком известного чугунаявляется низкая стабильность механических свойств по сечению отливки.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является чугун 2следующего химического состава,, вес.:углерод 3,2-3,8 30Кремний 2,55-3,2Марганец 0,01-0,4Магний 0,005-0,08Кальций 0,005-0,05Редкоземельные металлы 0,005-0,05Никель 0,3-0,6Медь 0,3-0,6Барий 0,001-0,03Хром 0,01-0,06Железо Остальное 40Недостатком известного чугунаявляется нестабильность механическихсвойств по сечению отливок. Цель изобретения - стабилизация 45механических свойств по сечению отливкиДанная цель достигается тем,что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, магний, кальций, медь, редкоземельные металлы,барий и железо, содержит компонентыпри следующем соотношении, вес.:Углерод 3,2-3,6Кремний 2,55-3,7Марганец 0,45-0,9Никель 0,01-0,2Магний 0,02-0,07Кальций 0,005-0,05Медь 0,05"0,25Редкоземельные 60металлы 0,06-0,1Барий 0,005-0,02Железо ОстальноеВ качестве примесей предлагаемыйчугун может содержать: фосфор до , 65 0,1, серу до 0,08 и хром до 0,1 весП р и м е р, Чугун выплавляют в 50 кг индукционной печи с кислой футеровкой и после расплавления перегревают до 1380 ф С. В качестве шихтовых материалов применяют литей ный чугун ЛКЗ,стальной лом, ферросплавы, медь, никель. После перегрева чугун доводят по химическому составу расплава в печи соответствующими ферросплавами. Также проводят предварительную ковшевую обработку расплава смесью Ферроцерия и Ферросиликобария, последующую сфероиэдизирующую обработку расплава лигатурой типа ЖКМ в литейной форме. Затем отливают плиты толщиной 30 мм иэ которых вырезают стандартные образцы на механические испытания.В таблице приведен химсостав и механические свойства предлагаемого чугуна в сравнении с известным при различном содержании в них серы.Магний обеспечивает получение шаровидного графита и высоких механических свойствПри содержании магния менее 0,02 в структуре наблюдаются включения пластинчатого и вермикулярного графита даже в низкосернис"- том чугуне (0,01-0,02 серы), Введение магния более 0,07 нерационально, так как ухудшается форма графита, возрастает склонность к отбелу (эффект перемодифицирования ), увели" чивается расход модификатора, Введение в состав сплава РЗМ цериевой группы в количествах 0,06 0,1 способствует получению правильной шаровидной формы графита и стабилизация механических свойств чугуна в разностенных отливках. Особенно сказывается стабилизация свойств чугуна редкоземельными элементами при значительных колебаниях вредной примеси серы в исходном расплаве до 0,08. Нижний предел содержания РЗМ0,06) обусловлен необходимостью глубокой степени раскисления и частичной десульфурации, что способствует получению шаровидной формы графита в отливках. Верхний предел ,( 0,1) ограничен возрастанием склонности чугуна к отбелу при содержании РЗМ в сплаве выше 0,1.Для получения высокой прочности сплава (компенсация снижения кон - центрации Сц и й по сравнению с известным составом) при достаточной пластичностисодержание марганца в нем составляет от 0,45 до 0,9, Нижний предел содержания марганца обуславливается необходимостью получения достаточной прочности. Верхний предел0,9 Мп ) ограничен возрастанием склонности чугуна к отбелу и снижением пластичности.Концентрация кремния ( 2,5-3,5) способствует кристаллизации сплава по стабильной диаграмме состояния без структурно-свободных карбидов.Нижний предел по кремнию ( 2,5) установлен исходя иэ требования исключения отбела в отливках. Выше верхнего предела ( 3,5) кремний несколько ухудшает шаровидную форму графита и снижает пластические свойства сплава.Углерод в пределах 3,2-3,6 обеспечивает хорошие литейные и механические свойства. Нижний предел углерода 3,2 обуславливается необходимостью исключения структурно-свободных карбидов в сплаве. Увеличение концентрации углерода. свыше 3,6 ухудшает форму включений графита. Таким образом, концентрация углерода 3,2-3,6 является оптимальной.Содержание кальция С 0,005-0,057 в сплаве способствует улучшению Формы шаровидного графита и повышению степени чистоты расплава по примесям.Оптимальное сочетание повышенной прочности и пластичности высокопрочного чугуна достигается легированием его медью в пределах от 0,05 до 0,25 и никеле - 0,01-0,2, Причем для увеличения прочности медьи никель следует выбирать на верхних пределах, а для улучшения пластических свойств сплава данные компоненты следует выбирать на нижнеми среднем пределах. Таким образом,варьированием в составе чугуна концентраций меди и никеля можнополучать спектр механических свойств.ф Содержание бария в сплаве в концентрациях 0,005-0,02 способствуеткристаллизации чугуна по стабильной диаграмме без структурно-свободного цементита, Превышение дан 15 ного предела содержания бария неэкономично, ввиду низкого приростаэффективнос". л его действия,Концентрация вредных примесейв количествах серы до 0,08 и фос.р) фора до 0,1 установлены исходяиз необходимости обеспечения шаровидной формы граФита и получениявысоких и равномерных механическихсвойств в сложных разностенных отри ливках при ваграночной плавке чугуна.Структура предлагаемого чугунаимеет ферритно-перлитную металлическую матрицу и компактные шаровидйые включения графита.1014957 Составитель Э.ПетренкоРедактор П.Макаревич Техред М.Тепер Корректор Е.Рошко Заказ 3139/24Тираж 627 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раумская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Иэ таблицы видно, что по мере увеличения в чугуне содержания серы, являющейся вредной примесью, стабильность механических свойств повышается, а их разброс по сечению отливки снижается. При этом прочность чугуна возрастает по сравнению сизвестным. Таким образом, предлагаемый чугун является более устойчивым к неизбежным колебаниям содержания в нем серы, Ожидаемый зкономический эффект составит 50 тыс.руб.в год.