Высокопрочный чугун

СОЮЗ СОВЕТСКи,ХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК з С 22 С 37/10 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ Й 1; 0 05-.0,08 М 9; 0,36 - 0,98 Ч, 0,02 - 0,06 Сг;2,01 - 3,08 Мо; 0,005 - 0,02 У; 0,003 - 0,04 Ск 0,002-0,01 Се; 0,003-0,02 Са; 0,003-0,02 РЛ;0,005 - 0,05 Т 1 В 2; 0.001 - 0,05 ЯЬ; 0,003-0,05 Б; 0,002 - 0,01а; 0,012-0,05 ИЬ(С,М), остальное - железо. Изобретение позволяет повь.сить 0 Б в отливках толщиной 300, 550 и 700 мм соответственно до 721 - 760, 685- 735 и 582 - 646 МПа, ударную вязкость, технологическую пластичность, трещиностойкость при термоциклировании в интервале 20-1000 С, при этом уменьшается склонность к образованию микропустот и пор и уровень остаточных напряжений, Кроме того, увеличивается количество шаровидного графита, диаметр графитных включений составляет 250-400 мкм, 2 табл,СурьмаИттрийМедьЦерийКарбонитридыДиборидыДибориды титанаКальцийАлюминийЛантанВисмутЖелезоКальций использв качестве раскисляющей добавки, очищаюповышающей гомоге 3,4-3,7 1,8-2,2 0,38 - 0,78 1,15 - 3,300,05-0,08 0,02 - 0,06 0,36 - 0,98 2,01 - 3,08 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССР М 1446188, кл. С 22 С 37/10. 1988.Авторское свидетельство СССР М 1585374, кл. С 22 С 37/10, 1988.(57) Изобретение относится к высокопрочным чугунам преимущественно для массивных отливок. Целью изобретения является повышение технологических свойств и улучшение структурных характеристик чугуна. Высокопрочный чугун содержит, мас.0 ь;3,4 - 3,7 С; 1,8 - 2,2 51; 0,38-0,78 Мп; 1,15 - З,ЗО Изобретение относится к металлургии,а именно к составам высокопрочных чугуновдля массивных отливок,Цель изобретения - повышение технологических свойств и улучшение структур-ных характеристик высокопрочного чугуна,Чугун содержит компоненты при следующем соотношении, мас. ф,УглеродКремнийМарганецНикельМагнийХромВанадийМолибден ЬО 1 о 78891 А 1 0,001 - 0,05 0,005 - 0,02 0,003 - 0,04 0,002 - 0,01 0,012 - 0,05 0,005 - 0,05 0,005 - 0,05 О,ОСЗ - 0,02 0,003-0,02 С,О 02 - 0,01 0,003 - 0,005 Остальное ется а составе чугуна щей и микролегирующей границы зерен и нностью структуры и30 50 свойств чугуна. При концентрации кальция до 0,003;6 его микролегирующий эффект недостаточен, а технологические свойства чугуна низкие, а при концентрации кальция более 0,0205 снижается гомогенность структуры и однородность свойств в толстостенных отливках.Введение ванадия в количестве 0,36- 0,98 мас.0 микролегирует матрицу, снижает микропористость, повышает однородность и плотность чугуна, усталостную прочность, стабильность технологических и механических свойств, При концентрации ванадия до 0,36 мас,0/, микролегирующий эффект и повышение прочности и технологических свойств проявляются слабо, а верхний предел содержания ванадия обусловлен увеличением склонности к трещинам и снижением в отливках пластических свойств и эксплуатационной стойкости в условиях высоких статических и динамических нагрузок. Медь вводят в качестве эффективноймикролегирующей добавки, измельчающей структуру матрицы и графита, которая существенно повышает пластические и технологические свойства. Влияние меди и никеля усиливается в присутствии следующих компонентов, мас. о. молибден 2,01-3,08; хром 0,02 - 0,06, сурьма 0,001 - 0,05; висмут 0,003 - 0,005; церий 0,002-0,01. Однако при увеличении их концентрации усиливается отбел нэ поверхности отливок, снижаются однородность структуры, технологические свойства, э при концентрации менее нижних пределов их влияние на механические и технологические свойства незначительно. При увеличении содержания меди более 0,04 мась) усиливается ликвация, неоднородность структуры и свойств.Лантан вводят в качестве сфероидизирующей добавки, повышающей количество шаровидного графита в толстостенных отливках, упругопластические и технологические свойства. Модифицирующий эффект лантана при концентрации до 0,002 мас.70 незначителен, а при содержании более 0,01 мас, снижается технологическая пластичность и повышается угар модификатора,включая и магний, содержание которогопринято в обычных количествах,Висмут вводят как поверхностно-активную добавку, усиливающую стабильность эффекта от легирования карбонитридами ниобия и диборидами титана. При содержании висмута до 0,003 мэс.эффект незначителен, а при увеличении содержания более 0,005 мась) снижается стабильность структуры, ухудшается форма графитаи технологические свойства,5 10 15 20 Введение диборидов титана стабилизирует процесс модифицирования и повышает гомогенность чугуна в толстостенных отливках, измельчает структуру и повышает технологическую пластичность, При концентрации диборидов титана до 0,005 мас,0 гомогенность чугуна в толстостенных отливках и его технологические свойства недостаточны, а при концентрации более 0,05 мас., снижаются упругопластические свойства, трещиностойкость и технологическая пластичность.Никель 1,15 - 3,30 мас.;) микролегирует матрицу, повышает прочность, плотность, дисперсность и однородность структуры, технологические и пластические свойства в отливках, что обеспечивает стабильность упругопластических и эксплуатационных свойств. При концентрации до 1.15 мас,0 легирующее влияние на стабильность структуры и механические свойства проявляются слабо, а при увеличении содержания никеля более З,З мас.) снижаются ударная вязкость, трещиностойкость и технологическая пластичность.Карбонитриды ниобия вводят в высоко- прочный чугун для снижения микропористости, повышения стабильности структуры в толстостенных отливках и технологических свойств, При концентрации их до 0,012 мас. однородность и дисперсность структуры чугуна в отливках недостаточны, а при повышении концентрации карбонитридов ниобия более 0,05 мась) отмечается снижение технологической пластичности, стойкости чугуна в условиях ударных нагрузок, жидкотекучести, трещиностойкости, что приводит к уменьшению эксплуатационной стойкости массивных литых деталей.Предлагаемый чугун выплавляют в открытых индукционных печах с использованием литейных чугунов, стального и чугунного лома, возврата прессового цеха, никеля, феррованадия, ферромарганца, меди, феррохрома, металлической сурьмы, карбонитридов ниобия, брикетов диборидовтитана, ферролантана,иттрия,ферроцерия и других ферросплавов, Феррохром, марганцовистый никель, брикеты диборидов титана, сурьму, карбонитриды ниобия, ванадия и ферромарганец вводят в электро- печь, а висмут, иттрий, церий и магний - в литейные ковши. Заливку модифицированного расплава производят в песчано-глинистые формы. Усвоение диборидов титана 80-84, карбонитридов ниобия 81 - 86; кальция 66-70, Угар ванадия 8-10, висмута 32 - 37;ь, лантана 29 - 32, сурьмы 17- 19, магния 44 - 48 Я Температура чугуна при заливке форм 1370-1380 С.Химический состав чугунов опытных плавок приведен в табл, 1; механические и технологические свойства чугунов - в табл. 2.Остаточные напряжения определяют на 5 решетчатых технологических пробах, а жидкотекучесть, трещиностойкость и технологическую пластичность - на стандартных технологических пробах. Образцы для механических испытаний и исследования струк туры вырезают непосредственно из отливок с толщиной стенок 100 - 400 мм, Эталоном при исследовании структуры и технологических свойств служит высокопрочный чугун ВЧ 45. 15Результаты по технологическим свойствам чугуна были получены при повышенных температурах, а также в условиях термоциклирования в интервале 20-1000 С.Как видно из табл. 2, технологические 20 свойства предлагаемого высоконрочного чугуна выше, чем у известного, он обеспечивает более высокую прочность в толстостенных отливках, ударную вязкость, технологическую пластичность, при этом 25 уровень остаточных термических напряжений в отливках снижается. Кроме того, содержание шаровидного графита повышается, при этом диаметр графитных включений снижается до 250 - 400 мкм, 30 Таким образом, изобретение позволяетсущественно повысить технологические свойства и улучшить структурные характе ристики высокопрочного чугуна.Формула изобретения Высокопрочный чугун, преимущественно для массивных отливок, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, магний, ванадий, хром, молибден, иттрий,медь. церий, кальций, алюминий, дибориды титана и железо,отлича ю щийс ятем, что, сцелью повышения технологических свойств и улучщения структурных характеристик, он дополнительно содержит сурьму, висмут, лантан и карбонитриды ниобия при следующем соотношении компонентов, мас.:Углерод 3,4-3,7 Кремний 1,8-2,2 Марганец 0,38-0,78 Никель 1,15 - 3,30 Магний 0,05 - 0,08 Ванадий 0,36 - 0,98 Хром 0,02-0,06 Молибден 2.01 - 3,08 Иттрий 0,005 - 0,02 Медь 0,003 - 0,04 Церий 0,002 - 0,01 Кальций 0,003 - 0,02 Алюминий 0,003 - 0,02 Дибориды титана 0,005-0,05 Сурьма 0,001 - 0,05 Висмут 0,003 - 0,005 Лантан 0,002 - 0,01 Карбонитриды ниобия 0,012-0,050 Железо Остальное10 1618891 Таблида 2 Свойства чугуна Временное сопротивление, МПа, притолщине стенок, мм: 620 300 730 760 721 570 721 550 685 490 700 617 646 582 ударная вязкость,Дж/см , при толщине стенок, мм: 26 300 68 20 46 60 700 43 Склонность к образованию микропустот, 7 94-9 7 87-91 93-98 92-95 Показатель трещиностойкости, мм 17-21 28-32 16-19 18-22 Величина остаточных термическихнапряжений в отливках, МПа 15-18 25-29 14-1 7 19-22 Содержание шаровидного графита, 7 89-95 91-94 66-71 92-96 Относительная техСоставитель Л, КасареваТехред М.Моргентал Корректор М.Шароши Редактор Н. Гунько Заказ 3185 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 диаметр включенийграфита, мкм нологическаяпластичность, 7 320-400 270-350, 250-340 410-500 131-136 138-142 135-141 116-118