Чугун

СОЮЗ СОВЕТСКИХМРРВОРРРСМПРЕСПУБЛИК За) С 22 С 37 10 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДСТВРЬСТВУ вишь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(46.) 07.0783. Бюл. 9 25 (72) С.Н.Леках, В.А.Розум, Н.И.Бестужев, Н.А,фонштейн, И.Ф.Цедрик, В.АВГлазков и Я.И.Трофимович (71) Белорусский ордена Трудового Красного Знамени политехническийинститут(53) 669.15-.196(088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР В 377393, кл. С 22 С 37/00, 1973.2 Авторское свидетельство СССР В 475409, кл. С 22 С 37/00, 1975. .(54)(57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, титан, магний, алюминий и железо, о т л и.ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения склонности к пленообразованию и стабилизации механн ческих свойств отливок с толщиной стенки от 5 до 40 мм, он дополнительно содержит ванадий и редкозе мельные металлы при следующем соо ношении компонентов, вес.Ф:Углерод 3,3-3,7Кремний 2,5-3,2Марганец 0,4-1,0Хром . 0,05-0,3Никель 0,05-0;2Титан0,02-0,1Магний 0,004-0,08Алюминий 0,005-0,1Ванадий 0,03-0,2Редкоземельные металлы 0,015-0,1железо, ОстальноеИзобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для полученияотливок,обладающих повышенной прочностьюи стабильностью свойств по сечениюотливки.Известен чугун ( 1 , содержащийкомпоненты в следующем соотношении,вес.:Углерод 3,4-3,8Кремний 1,8-2,4 10Марганец 0,7-1,2Никель 0,7-1 8Хром 0,15-0,4Молибден 0,3-1,1Магний 0,04-0,08 15Алюминий 0,1-0,3Медь 0,2-0,5Церий 0,005-0,02Железо ОстальноеЭтот чугун не обеспечивает" стабильности прочности в раэностенныхотливках.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук изобретению является чугун Г 2 3содержащий ингредиенты в следующихсоотношениях, вес.гУглерод 2,8-3,9кремний 1,5-5 уОМарганец 0,1-0,7530Титан 0,01-0,09Никель 0,05-1,0 .Хром 0,05 0,3Магний 0,01-0,25Алюминий 0,3-8,0Железо ОстальноеВ качестве примесей чугун можетсодержать серу в количестве до 0,06,Фосфора до 0,2.Данный сплав обеспечивает получение достаточно высокой прочности40в отливках с толщиной стенки около15 мм 2 .Недостатками известного чугунаявляются высокая склонность к ппенообразованию и нестабильность свойств 45в разностеиных отливках с толщинойстенки от 5 до 40 мм,Целью изобретения является снижение склонности чугуна.к пленообра зованию и стабилизации механических свойств отливок с толщиной стенки от 5 до 40 мм.Указанная цель достигается тем, что чугун. содержащий углерод крем 55 ний, марганец, хром, никель, титан, магний, алюминий и железо, дополнительно содержит ванадий и редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, вес.гУглерод 3,3-3,7 60 Кремний 2,5-3,2Марганец 0,4-1,0Хром 0,05-0,3Никель 0,05-0,2Титан 0,02-0,1 б 5 Магний 0,04-0,08Алюминий 0,005-0,1Ванадий 0,03-0,2Редкоземельные металлы(РЗМ) 0,015-,0,1Железо - ОстальноеУглерод в предецах 3,3-3,7 обеспечивает хорошие литейные и механические свойства. Йижний предел углерода 3,3 обуславливается необходимостью исключения структурно свободных карбидов в сплаве. Увеличение концентрации углерода выл 3,7 ухудшает форму включений графита. Таким образом, концентрация углерода 3,3-3,7 является оптймальной,Концентрация кремния 2,5-3,2 обеспечивает получение наилучшего сочетания пластических и прочностных свойств чугуна, .а также высокой твердости. Нижний предел по кремнию 2,5 установлен из требований исключения отбела в отливках, Верхний предел 3,5 установлен, исходя нз требований получения ферритоперлитной металлической матрицы и исключения охрупчивания чугуна,Дпя получения высокой прочности сплава при условии исключения появления структурво-свободного цементи-. та содержание марганца и хрома в . ием составляет от 0,4 до 1 и от 0,05 до 0,3 соответственно. Нижний предел содержания марганца 0,4 и хрома 0,05 обуславливается необходимостью полученмя высокой прочности. Верхний предел 1,0 и 0,3 соответственно ограничен возрастанием.склонности чугуна к отбелу и рез-. кому снижению пластичности. Дпя получения высокой прочности и твердости высокопрочного чугуна в сочетании с удовлетворительной пластичностью при литье раэностенных отливок концентрации никеля уставов ленц в пределах 0,05-0,2. Верхний предел 0,2 ограничен, исходя из того,.что при этой концентрации никеля достигаются требуете механические свойства сплава.Магний и в приведенных, концентрациях обеспечивает нолученйе шаровидного графита и высоких механических свойств чугуна. При содержании магния менее 0,04 Ф структуре чугуна наблюдаются включения пластинчатого и вермикулярного графитадаже в низкосернистом чугуне (сера до 0,02), Ввод магния более 0,08,не рациона-. лен, так как ухудшаеся Форма графита и возрастает склонность к отбелу (эффект перемодифицирования) уйиличивается расход модификатора.: Содержание титана 0,02-0,1 в сплаве .способствует выравниванию структуры по сечению отливки. Нижний102726.4 предел 0,02 установлен исходя иээтих условий, верхний предел 0,1ограничен ввиду резкого ухудшенияфорьы включения графита.Концентрация алюминия в пределах 0,005-0,1 обеспечивает уменьшение склонности сплава к отбелу в тонкостенных элементах отливок и темсамым выравнивание свойств по сечению отливок. При добавках в сплавсвыше 0,1 алюминия резко увеличивается склонность его к пленообраэо=ванию, приводящая к повышенномубраку отливок.Введение в состав сплава редкоземельных металлов в количествах0,015-0,1 способствует получениюправильной шаровидной Форьм графита(нижний предел 0,015 РЗИ) и выравниванию свойств по сечению отливки,а также снижению склонности чугунак пленообраэованию (верхний предел 0,1),Вводиьый в высокопрочный чугунс целью повышения прочности и твердости ванадий в пределах 0,03-0,2оказывает сильное ерлитизирующеевоздействие на структуру чугунав разностенных отливках за счет стабилизации цементита и способствуетувеличению дисерсности этой структурной составляющей. Нижний предел 0,03 выбирают исходя из необходимости получения ощутимого эффекта перлитизации, верхний предел 0,2-исходя из требований исключения воэможности появления структурно свободного цементита и из зкономическихсоображений.Структура предлагаемого чугунаимеет перлитно-металлическую матрицу и компактную форму включения граФита.. Сравнительные испытания механических свойств предлагаемого и из-вестного сплавов в литом состояниипроводились при нижнем, среднем иверхнем пределах концентрации ингредиентов при толщинах стенках отливки 5,15 до 40 мм, Плавки проводилисьв пятдесяткилограммовой индукционнойпечи с кислой футеровкой. Сплавпосле расплавления перегревается до 1420-1440 ОС. В качестве шихто вых материалов применялись литейный чугун ЛКЗ, сталЬной лом, ферросплавы, никель.Технология получения высокопрочного чугуна для проведения сравнительных испытаний включала доводку5 чугуна по химическому составу в печисоответствующими ферросплавами пос"ле его перегрева. Ванадий в расплавчугуна при 1440 ОС присаживали в виде Феррованадия (35, Ч) в количест-10 ве 0,12-0,65 от массы металла. РЗИв виде лигатуры СЦЕИИШ 1 вводили вковш в количестве 0,05-0,4 от массыжидкого чугуна, температура которого при этом была равна 1420 ОС. Вре15 мя выдержки чугуна перед разливкойсоставляло 3 мин. Отливались ступенчатые плиты с толщинами 5,15 и 40 мм,из которых вырезались стандартныеобразцы иа механические испытания.Полученные химические составычугунов и результаты испытаний приведены в табл. 1. Иеханические свойства чугунов представлены в табл,2Из табл, 2 видно, что чугуны предлагаемого состава имеют сравнимыеи стабильные механические свойствапри различных толщинах отливок. Прииспытании образцов, вырезанных изразностенной плиты, "отлитой из известного состава, обнаружена разниЗо ца свойств в эавйсимости от толщиныотливки, В известном чугуне появля.ется значительное количество ферри та в массивных сечениях и цементитв тонкостенных частях,35. Склонность чугунов известногои предложенного составов к пленообраэованию оценивали по суммарнойплощади сечения, занимаемой неметаллическими включениями. Испытания40 проводили по десяти образцам накаждый состав. В качестве образцовприменяли пробы на удариую вязкость(10 10 55 мм). Результаты испытанийприведены в табл. 3,45 Отмечена существенно более низкаясклонность предлагаемого сплава кпленообразованию, что способствуетповышению качества отливок и снижению брака по газовым раковинам инеметаллическим включениям.Экономический эффект от внедренияизобретения на Иинском тракторномзаводе 70 тыс. руб.1111 11 1 1 1 1 1 5 о о Э о о о с ь о о Э о А ЮсЮ сь фс ОЪ Ю с Ю МЪ %Ю Ю гЧ с Ю с Ю СО Ю. Ю 1с Ю1027264 Таблиц а 2 Относительно удлинение, Чугун Предел редел прочностири ра"тяженни,кг/мм НВ а стенки пли олщина стенки плиты-35, Раушская н 8/31 ВНИИПИ Государст по делам изоб 113035, Москва,;Ж