Чугун

ЕПЬСТВУ 2 кой оснастки. ель зобретения - посвойств, термоойкости. Новый 7: С 3,2-3,8",2 ение мех ск 0,4А 1,2 табл. СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОЛИСАНИЕ ИЗО К АВТОРСКОМУ С(71) Всесоюзный политехнический институт(57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении чугунной технологичесстоикости и износост чугун содержит, мас 31 1,5-2,5; Мп 0,2-0 Мо 0- О 7; Ч 0 0,12 - 1,0; Сг 0,03 О, 12;- бориды ниобия ды титана 0,05-0,25, Мя 0,03-0,07; один э из группы, содержащи 0,2; Ре остальное. Д ввод в состав чугуна боридов ниобия, Ва и ет повышение б в 1, в 1,25-1,36 раза, 8 термостойкости в 1,4 носостойкости .в 1,32- 0,33; Яп 0,02- 0,02-0,27; нитриС 1 0,02-0,05; лемент, взятый й Ва и 1.1 0,05- ополнительныйнитридов титана, ли Ь 1 обеспечива 13-1 23 раза, бцв 2,9-3,5 раза, 2-1,61 раза и из- -1,52 раза.Изобретение относится к металлургии, н частности к разработке составов чугуна для изготовления прессформ, кокилей и т.дЦель изобретения - повышение механических свойств износостойкости и термостойкости.Выбор граничных пределов компонентов в чугуне предложенного состава 10 обусловлен следующим, Дополнительное введение боридов ниобия обусловлено тем, что они обладают эффектом инвертирования структуры, оказывают микролегирующее воздействие, повышают ста бильность структуры в условиях тепловых ударов и ее термическую стойкость, что обеспечивает существенное повьппение сопротивляемости высоко" прочного чугуна термическим ударом. 20 При повышении концентрации боридов ниобия более 0,27 мас.% увеличивает.ся количество дефектов кристаллических решеток металлической основы, не- металлических включений по границам 25 зерен, ухудшается фактор. формы графитных включений, повьппаются термические напряжения, что снижает технологическую пластичность, сопротивляеюсть термическим ударам, 30Ванадий вводят как эффективный микролегирующий и.нитридообразующий компонент, усиливающий эффект инвертирования структуры, существенно иэмельчающий матрицу и графитные вклю 1 чения, обеспечивающий однородность структуры и повьшьэние термической стойкости и упрогопластических свойств и их стабильность. Верхний предел концентрации в анадия (О, 2 и ас . 7) о бу словлен снижением технологическойпластичности чугуна и увеличением склонности к трещинам при более высоком его содержании и снижении упру опластических свойств после отпуска,45 При уменьшении концентрации ванадия менее 0,02 мас,% снижаются динамичес-. кая прочность, предел текучести и термическая стойкость.Дополнительное введение нитридов,1титана обусловлено их модифицирующим воздействием, улучшением морфологии структуры повьппениеМ упругопластических свойств, термической стойкости, что способствует увеличению сопротивляемости чугуна тепловь 1 м ударам, При концентрации нитридов титана до 0,05 мас.% модифицирующий эффект и повышение сопротивляемости тепловым ударам недостаточны, а при концентрациях более 0,25 мас;7 увеличивается количество неметаллических включений, снижаются упругопластические свойства и сопротивляемость термическим ударам еМеталл из группы, содержащий барий и литий, повышает стабильность структуры, способствует распаду эвтектического цементита, очищает границы зерен, снижает загрязненность чугуна неметаллическими включениями, служит поверхностно-активными добавками, повышает однородность структуры, термическую стойкость и пластические свойства. При ,концентрации их до 0,05 мас.7. модифицирующий эффект недостаточен, а при повышении их содержания более 0,2 мас;% увеличиваетсянеоднородность структуры, снижаются технологическая пластичность, динамическая прочность и термическая стойкость.Граничные параметры содержания углерода (3,2-3,8 мас.7) и кремния(1,5-2,5 мас.%) определяются исходя из практики производства высокопрочных чугунов с повьппенными упругопластическими свойствами и высокой термической стойкостью. При концентрацииуглерода более 3,8 мас.% и кремнияболее 2,5 мас.7 снижаются предел выносливости, термическая стойкость,ударная вязкость и другие механические свойства чугуна, а при концентрации углерода до 3,2 мас.% и кремния до 1,5 мас,7 возрастают отбел и термические напряжения, снижаются трещиноустойчивость, термическая стойкость, ударная вязкость и другиепластические свойства в отливках.Содержание легирующих добавок, мас.%; марганец 0,2-0,7; молибден 0,1-0,7; никель 0,4-1,2; алюминий 0,12-1,0 обусловлено существенньи повышением термической стойкости, технологической пластичности и прочности и ограничено пределами, ниже которых технологическая пластичность и прочностные свойства недостаточны, а выше которых увеличиваются терми" ческие напряжения и снижаются пластические свойства, термическая стойкость и предел выносливости при изгибе.0Введение церия в количестве 0,020,05 мас.%: олова 0,02-0,12 мас.7. имагния 0,03-0,07 мас.% обусловленоих высокой модифицирующей эффективностью и поверхностной активностью, которые в этих количествах обеспечивают очистку, границ зерен, повышение пластических свойств, трещиноустойчивости и технологической пластичности, Их содержание обусловлено пределами, обеспечивающими получение ,дисперсной и однородной структуры в 10 отливках, шаровидного графита в чугуне и необходимых механических свойств, а также стабильной перлитной структуры после термической обработки и в процессе эксплуатации. 15Плавку чугуна осуществляют в индукционных печах с использованием в качестве шихтовых материалов литейных чугунов, полуфабрикатного никеля, чугунного и стального лома и брике тов боридов ниобия и нитридов титана, ферросплавов. Микролегирование чугу- . на брикетами боридов ниобия, феррованадием ФВд 2, ферромолибденом и силикомарганцем СМпроводят в электро печи в конце плавки при температуре Г 500-1520 С, а модифицирование - ферроцерием, нитридами титана, барием, литием, сплавами магния и микролегирование чугуна оловом и алюминием - 30 непосредственно в раздаточных литей.ных ковшах емкостью 2 т. Усвоение микролегирующих и модифицирующих компонентов составляет, Е: ванадий из феррованадия ВД 2 88-92; барий 84-88; литий из сплавов алюминий-литий 83- 8 б; бориды ниобия из прессованных брикетов 91-94; нитриды титана 81- 84; церий из ферроцерия 75-78 и магний из его сплавов 48-51.40Для определения отбела заливают ступенчатые технологические пробы. Медь в отливках увеличивает ликвацию, снижает стабильность структуры, термическую стойкость технологическую пластичность и упругопластические свойства, поэтому она исключается из состава предложенного высокопрочного чугуна.В табл.1 показаны химический состав известного и предлагаемого чугунов; в табл. 2 - их свойства.Дополнительный ввод в состав чугуна боридов ниобия, нитридов титана, а также одного элемента, взятого из группы, содержащей барий и литий, обеспечивает повышение механических свойств; б в 1,13-,1,23 раза; Бц в 1,25-1,36 раза; о в 2,9-3,5 раза; термостойкости в 1,42-1,б 1 раза и износостойкости в 1,32-1,52 раза.Формула изобретенияЧугун, содержащий углерод, крем"ний, марганец, никель, молибден, ванадий, алюминий, хром, олово, церий,магний и железо, о т л и ч а ю щ и Йс я тем, что, с целью повышения механических свойств, термостойкости иизносостойкости, он дополнительно содержит нитриды титана, бориды ниобияи один элемент, взятый иэ группы, содержащий барий и литий, при следую- фщем соотношении компонентов, мас.7:Углерод 3,2-3,8КремнийМарганец 0,2-0,7Никель 0,4-1,2Молибден 0,1-0,7Ванадий 0,02-0,2Алюминий 0,12-1,0Хром 0,03-0,33Олово 0,02-0,12Церий 0,02-0,05Магний 0,03-0907Нитрид титана 0,05-0,25Бориды ниобия 0,02-0,27Один элемент,взятый из группы, содержащейбарий и литий 0,05-0,20Железо Остальное.Ф 1 11 1 Ю СЧ О еа е 4 э л В О О О л й иЪ фЧ О ф-ф л Ф В О О О л л л О О л О СЧ сЧ ря О ОО сО л л лЮ сфЪ Щл л КО О ОО лО О О г О О О л л л С) СР С) О ллО, О О лО О О Ф О Ю л е л уфЯ1421794 Таблица 2 Показатели для высокопрочных чугунов Свойства известного 1 . 2 3 4 5 615 572 606 592 500 565 Относительноеудлинение 3, Ж 2,2 6,8 7,3 6,4 7,1 1220 1740 1912 1870 1786 1975 1817 Технологическаяпластичность, Х 100 168 178 172 175 155 151 600 35 49 67 53 37 800 42 82 89,Относительнаяизносостой 1,32 кость Сопротивляемость тепловым 2245 3570 4420 4731 3655 4532 4870 600 800 1370 2120 2980 3517 2176 3008 3312 Предел выносливости при изгибе, ИПа 320 402 436 460 405 441 475 ВНИИПИ Заказ 4393/27 Тираж 595 Подписное Произв."полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Временное сопротивлениеаз Термическая стойкость,циклов Износостойкость,мг/м гс, приотемпературе, С: ударам при нагреве до температуры С, цик лов: 245 75330 106 предложенногоТ т Г 1 1,46 1,52 1,37 1,52 1,60е