Чугун с шаровидным графитом

)9) 80 22 С 37/О 4( л астических свойств отлив свойств чугун дополнительно ций и барий п нии компонент рьева,3,0-3,6 1,6-2,8 0,1-0,4 0,1-0,6 0,05-0,3 0,1-0,5 0,05-0,4 0,05-0,25 0,02-0,05 УглеродКремнийМарганецНикельХром едьолиб Алюминииагний .едкоэемлементыитантронцийарийелеэо, 005-0, 02 О, 01-0, 08 0,01-0,03 ,005-0,02Остальное ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ИЗОБРЕТЕН К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(7 1) Институт проблем литья АН Украинской ССР.(56) 1, Авторское свидетельство СССРУ 990858, кл. С 22 С 37/02, 1981.2. Авторское свидетельство СССРМц 377393, кл. С 22 С 37/00, 1973.(54)(57) ЧУГУН С ШАРОВИДНЫМ ГРАФИТОМдля отливки, содержащий углерод,кремний, марганец, никель, хром,медь, молибден, алюминий, магний,редкоземельные элементы и желеэо,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью улучшения эксплуатационных в литом состоянии, онодержит титан, стронследующем соотноше, мас.Х:30 Указанная цель достигается тем, ,что чугун с шаровидным графитом для отливки, содержащий углерод, кремний,50 марганец, никель, хром, медь, молибден, алюминий, магний, редкоземельные элементы и железо, дополнительно содержит титан, стронций и барий при следующем соотношении компонен тов, мас. Х:Углерод 3,0-3,6Кремний 1,6-2,8 1 1157Изобретение относится к металлур"гии, в частности к разработке состава чугуна для получения отливок,обладающих повышенной гидроплотностью и пластичностью. 5Известен чугун (13 содержащий,мас,7:Углерод 3,2-3,9Кремний 1,5-3,0Марганец 0,2-0, 7 1 ОМагний 0,01-0,06Барий 0,02-0,2Редкоземельныеметаллы 0,005-0,1Кальций 0,03-0,2 5Железо ОстальноеУкаэанный чугун не обеспечиваетнеобходимыхэксплуатационных свойствотливок и пластических свойств чугуна. 20Наиболее близким к предлагаемомупо достигаемому результату являетсячугун 2, содержащий, мас.7:Углерод 3,4-3,8Кремний 1,8-2,4 25Марганец 0,7-1,2Никель 0,7-1,8Медь 0,2-0,5Хром 0,15-0,4Молибден 0,3-1,1Алюминий 0,1-0,3Магний 0,04-0,08РЗМ 0,005-0,02Железо ОстальноеВысокое содержание в известномчугуне хрома, марганца и молибденаприводит к получению в тонких стенках отливок структуросвободногоцементита, что сказывается на повышении уровня остаточных напряженийи получении недостаточных эксплуата,ционных и пластических свойствчугуна в литом состоянии.Цель изобретения - улучшение эксплуатационных свойств отливок и пластических свойств чугуна в литом состоянии,111 2Марганец 0,1-0,4 Никель 0,1-0,6 Хром 0,05-0,3 Медь О, 1-0,5 Молибден 0,05-0,4 Алюминий 0,05-0,25 Магний 0,02-0,05 Редкоземельныеэлементы0,005-0,02 Титан 0,01-0,08 Стронций 0,01-0,03 Барий 0,005-0,02 Железо Остальное Оптимальное содержание углерода в чугуне находится в пределах 3,0 3,6%. При содержании углерода меньше 3,07 в микроструктуре чугуна появляется структурносвободный цементит, а при содержании больше 3,67 значительно увеличиваются размеры графитовых включений и это приводит к уменьшению гидроплотности и прочностных свойств чугуна.Кремний в количестве 1,6-2,87 обеспечивает получение микроструктуры чугуна без цементита и высокие прочностные свойства. Если содержание кремния меньше 1,63, то в микро- структуре образуется ледебурит, а если больше 2,87., то уменьшается ударная вязкость.Нижний предел по содержанию в чугуне марганца определяется его содержанием в рудах, При содержании меньше 0,17. марганец не оказывает заметного влияния на микроструктуру и свойства чугуна, При содержании марганца больше 0,47 в микроструктуре чугуна появляются отдельные включения цементита, что снижает прочностные свойства и, особенно, ударную вязкость чугуна.Ввод в состав чугуна никеля способствует улучшению микроструктуры и повышению прочностных свойств чугуна. Благоприятное влияние никеля наблюдается при его содержании в чугуне больше 0,1 Й. При увеличении содержания никеля больше 0,6 Х дальнейшее повышение свойств чугуна происходит медленно.Хром способствует перлитиэацииметаллической матрицы микроструктуры чугуна, Влияние хрома на микроструктуру и свойства чугуна начинает проявляться при его содержании ,в металле больше 0,053. При увеличении содержания хрома больше 0,37 по5 О 5 20 25 30 35 50 является структурносвободный цементит, что приводит к снижению пластических свойств чугуна,Медь повьппает жидкотекучесть чугуна и положительно влияет на строение металлической матрицы, Положи-.тельное влияние меди проявляетсяпри ее содержании в чугуне в количествах, превьппающих О, 1%. При содержании больше 0,5% медь начинаетотрицательно влиять на гидроплотность чугуна.Ввод в состав чугуна молибденаприводит к улучшению микроструктурыи повьппению прочностных и пластических свойств чугунаПоложительное влияние молибдена начинаетпроявляться при его содержании в чугуне больше 0,05%. При содержаниибольше 0,4% влияние молибдена наповьппение прочностньм свойств чугуна заметно уменьшается и становитсяэкономически необоснованным.Ввод в состав чугуна алюминияобусловлен тем, что он способствуетподавлению выпадения структурносвободного цементита в микроструктуречугуна. Благоприятное влияние алюминия проявляется при его содержании1в чугуне больше 0,05%, Если содержание алюминия превышает 0,25%, тов чугуне начинают образовыватьсяпленки окиси алюминия, что приводитк снижению гидроплотности металла,а,следовательно, ухудшению эксплуатационных свойств отливок.Магний обеспечивает получениев чугуне шаровидной формы графита. "Если его содержание меньше 0,02%, тов чугуне получается пластинчатая фор.ма графитаа если его количествопревышает 0,05%, то в чугуне появляется структурносвободный цементит,повьппается объемная усадка и уменьша.ется гидроплотность.Ввод в состав чугуна РЗМ способствует уменьшению размеров, увеличению количества и улучшению формы гра.фитовых включений. Положительноевлияние РЗМ начинает проявляться приих содержании в чугуне в количествахпревьппающих 0,005%. Если содержаниеРЗМ больше 0,02%, то дальнейшегоулучшения формы графитовых включений и уменьшения их размеров не наблюдается.Дополнительный ввод в состав чугуна титана обеспечивает получение в микроструктуре чугуна мало отличающегося по величине и равномерно распределенного графита шаровидной формы. Благоприятное влияние титана на форму, размеры и распределение графита в микроструктуре чугуна проявляется при его содержании болыпе 0,01%. Если содержание титана превышает 0,08%, то он начинает проявлять карбидообразующее действие и отрицательно влияет на прочностные свойства и гидроплотность чугуна.Ввод в состав чугуна стронция способствует получению формы графита близкой к правильной шаровидной, и подавлению выпадения в микроструктуре отдельных мелких включений цементита. Такое влияние стронция начинает проявляться при его содержании в чугуне в количествах, больших 0,01%, При увеличении содержания стронция до 0,03% дальнейшее улучшение микроструктуры и повьппение свойств чугуна происходит медленно.Барий обеспечивает более полное рафинирование исходного чугуна отгазов, серы и фосфора и способствует увеличению количества центров графитизацни и повышению гидроплотности металла, Положительное влияние бария начинает проявляться при его содержании в чугуне больше 0,005%. Если его содержание превышает 0,02%, то, наблюдается уменьшение числа центров графитизации, увеличение размеров графитовых включений и уменьшение гидроплотности чугуна.Об эксплуатационных свойствах чугунных отливок судят по величине давления испытуемой жидкости, вызывающей гидротечь в отливках.Чугуны выплавляли в печи ИСТ,1 б, Шихта необходимого состава загружалась в печь, расплавлялась, перегревалась до 1485+15 С. Жидкий чугун при этой температуре выдерживали в течение 10-15 мин, а затем выливали в ковш и модифицировали по "сендвич"-процессу 2,8% комплексного моди фикатора ЖКМК, После размешивания, выдержки и очистки пцака чугун разливали по формам с заготовками для образцов и опытных отливок,Химический состав предлагаемого и известного чугунов приведен в табл. 1.Из данных табл. 1 видно, то составы 1 и 2 соответствуют известному1157111 чугуну, состав 3 содержит меньшестронция и титана, состав 9 содержит больше титана, чем предлагаемыйчугун. Составы 4-8 соответствуютсоставу предлагаемого чугуна.В табл, 2 приведены свойства имикроструктура чугунов известногои предлагаемого составов,Из данных табл. 2 видно, чтов сравнении с известным в чугунепредлагаемого состава повышаетсяна 1,5-4% предел прочности при рас;тяжении, на 2-7% предел текучести,на 10-25% ударная вязкость, в трираза величина относительного удлинения и почти в два раза величина дав 1 Т а б л и ц а 1 Содержание, мас. %, в чугуне/ Компоненты Известнь Предлагаемый1 Т Г ГТ) 2 3 4 5 6 7 8 9 Зэ 46 Зэ 72 Зэ 18 ЗэО Зэ 54 Зэ 38 Зэб Зэ 21 Зэ 47 2,37 1,96 2,65 2,8 2,26 2,54 1,6 2,43 2,34 Углерод Кремний 0,24 0,74 1, 03 0,22 О, 1 О, 4 О, 19 О, 34 О, 27 МарганецНикель 0,93 1,74 0,46 0,38 0,45 0,52 0,10 0,6 0,42 О 36 О 31 О 12 О 16 О 05 О 08 О 11 О 3 О 13 0,4 0,62 0,94 0,23 Оэ 5 Оэ 23 Оэ 29 Оэ 36 0,46 0,32 0,41 0,27 Оэ 12 Оэ 17 Оэ 09 Оэ 22 Оэ 16 Оэ 05 Оэ 13 Оэ 25 Оэ 19 0,053 0,047 0,037 0,05 0,042 0,034 0,02 0,046 0,033 0,012 0,009 0,016 0,007 0,009 0,02 0,017 0,005 0,01 РЗМ Оэ 009 Оэ 08 Оэ 01 Оэ 02 Оэ 05 Оэ 04 Оэ 070,008 0,028 0,03 0,014 0,01 0,023 0,026 ТитанСтронцийБарийЖелезо 0,014 Оэ 008 Оэ 011 Оэ 005 Оэ 016 Оэ 02 0 014 Остальное ХромМолибденМедьАлюминийМагний ления, при которой появляется гидро-,течь в отливках. Это объясняетсяуменьшением площади, занятой графитом, с 11,1-11,3 до 8,9-9,4% и 5 уменьшением среднего размера графито.вых включений с 42-46 до 23-30 мкм.Экономический эффект от внедрения предлагаемого чугуна по сравнению с известным обеспечивается за 10 счет сокращения содержания никеляи молибдена в 2,0-2,5 раза, повьппения пластических свойств чугунав 2,5-3,0 раза, гидроплотности чугунапочти в два раза и возможного умень 1 э шения благодаря этому толщины стенок отливки на 15-30%. Оэ 35 Оэ 09 Оэ 05 Оэ 27 Оэ 18Заказ 3288/26 Тираж 583 , Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035,Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 Предел прочностипри растяжении,МПа Появление гидротечи при давлении,МПа Средний размерграфитовых включений, мкм Известный Г 2