Ковкий чугун

 

Ковкий чугун с повышенными упругопластическими свойствами относится к области металлургии. Сущность изобретения: ковкий чугун, содержащий углерод, кремний , марганец, церий, алюминий, дополнительно содержит медь, молибден, никель и нитриды одного металла, выбранного из группы, содержащей ванадий и титан, при следующем соотношении компонентов, мас,%: углерод 2,1-2,9; кремний 0,6-1,6; марганец 0,3-0,9; медь 0,03-1,3; церий 0,03- 0,08; молибден 0,3-0,8; никель 0,8-2,1; алюминий 0, 05; нитриды одного металле, выбранного из группы, содержащей ванадий и титан, 0,02-0,17 и железо - остальное. Предел выносливости при изгибе составляет 523-582 МПа. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s»s С 22 С 37/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

,(3

, 3 ( (21) 4937843/02 (22) 20.05,91 (46) 30.10.92. Бюл, ¹ 40 (71) Производственное объединение "Гомсельмаш" (72) M.È.Êàðïåíêî, Л.А,Карписонов, С.M.Áàдюкова и В.А.Соленов (56) Патент Франции № 1520120, кл. С 22 С 37/08, 1968.

Авторское свидетельство СССР № 831850., кл, С 22 С 37/10, 1981.

Авторское свилетельство СССР № 1252381, кл. С 22 С 37/10, 1986. (54) КОВШ"лй ЧУГУН (57) Ковкий чугун с повышенными упругопластическими свойствами относится к обИзобретение относится к металлургии, в частности, к ковким чугунам с повышенными упруго-пластическими свойствами, используемым для изготовления технологического оборудования и литых деталей машин, рабстающих при высоких ударных нагрузках.

Известен ковкий чугун следующего химического состава, мас.%:

Углерод 2,3-2,7

Кремний 1923

Марганец до 0,4

Фосфор до 0,05

Редкоземельные металлы 0,1-0,3

Сера до 0,025

Железо остальное, Известный чугун обладает удовлетворительными служебными свойствами при температурах до 500"С. Плотность этого ковкого чугуна после термической обработSU 1772207 А1 ласти металлургии. Сущность изобретения; ковкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, церий, алюминий, дополнительно содержит медь, молибден, никель и нитриды одного металла, выбранного из группы, содержащей ванадий и титан, при следующем соотношении компонентов, мас,%: углерод 2,1-2,9; кремний 0,6-1,6; марганец 0,3-0,9; медь 0,03-1,3; церий 0,030,08; молибден 0,3-0,8: никель 0,8-2,1; алюминий 0,0"-0 05; н .лтриды одного металл".. выбранного иэ группы, содержащей ванадий и титан, 0,02-0,17 и железо — остальное.

Предел выносливости при изгибе составляет 523-582 МПа. 2 табл, ки 7,12-7,16 г/см, удельная теплоемкость— з

0,018-0,115 кал/PC), Чугун обладает низкими упруго-пластическими свойствами и недостаточной термической стойкостью.

Известен ковкий чугун, содержащий, мас.%:

Углерод 2,5-2,9

Кремний 0,9-1,3

Марганец 0,3-0,6

Молибден 0,48-0,84

Алюминий 0,02-0,025

Железо остал ьное.

Известный чугун может содержать технологические примеси, мас.%: фосфор до

0,20; сера до 0,18 и хром до 0,08.

Известный чугун имеет удлиненные циклы плавки и термической обработки, но недостаточные служебные и упруго-пластические сас éñòâà. Ударная вязкость чугуна не превышает 50 Дж/см .

1772207

Предел BLiíîcnèeîñ(и при изгибе

Контактно-усталостная

ДОЛ Ове НОСТЬ

= ) ксплуатационнат!

CTOl1l<0CTb 155 (-1800; .

HepocTBTKoì извес1 ног(0 когл<ОГО чуГуна

5l1)ляется . 1изкий пт)вдел выносливости пiiи изгибе.

Цель изобрете. (Ия — гговышение ypepH"усталoc.rHo ë долговечности и предела вы- - О (!Ос)(иВости при изГибе, Г!Оставленная Uenb досгиГае(ся 18м, ч Гэ ковкий чугун, (.":Держацлй углерод, к!.Вмний, марганец, алюминий, церлй и железо, дополнлтельно содержит медь, николь, . ;- о- (5 либден и нлтриды одного л18(алла, Выбран:!Ого v.e (РУг.пы, соДВРжа(Цей Ч и П, 1;1c. rr,:

Углерод 2,1-",9

Кремний 0,9- 1.6 л (1

4 (0-450 МП::;

Наиболее близким техническим решением, выбранным в

Углерод 2,5-2,9

Кремний 0,8-1,2 5

Марганец 0,3-0,6

Ал(ОМИНИ(1 0,02-0,03

Церий 0,10-0,15

Самарий 0,10-0,15

Железо остальное, 10

Чугун этого состава выплавля(от в индукционных печах с кислой футеровкой с использоВанием В качестве ших1ОВых МВТериалов передельного чугуна, с ального лома, ферросилиция и ферромарганца, При 1 "> даст(1>кении температуры 1500ОС пролзвоЦчт фРВКЦИОННУ(0,>BÇnÈBÊÓ МЕ ВПЛа, ВЫПУСК

L 8Галла осл(цеcTвляlот я p;130 Ãðåòûé,e<>

400:. - 10 С и чисть(й or ((ас1ыпей ковш с за Груженными I (а дно pBcчeTI i ыми колич((Г .. (! вами 1!Одификаторов церия и самария, I Оспе Очистки шлак".; (л дОстижОния темпе1)атуры 1320:(:. 5 С зали()а(от пес iBHO линистые формы, Термическу(0 обработку проводят по режиму: нагрев до 3 0-400 С, 25 выдержка 4 ч, ((агрев до 950-1050 С, выдержка 0 ч., охлаждение с г!еч.lo до 720 С, вь(держка 2 ч,, О! Ончате!IbH08 охлаждение с печbl0, Механические свойст(3а известного ков- 30 кого чугуна:

Предел (!рс-!Пос("и при растя>кении, (! (а, ", 1!. - .;70;

01.H oC i i Tan b 1(0 8

,1влинени(3, ->rii 9,9-"; 0,5;

> да Г)0 уcTol i !ив<(с1 ь и О и энерг(!и удава

8,4 кГС См 18,57-20,43 iè!<ë.

Марганец

Церий

Медь

Молибден

Никель

Р,люминий

Нитриды одного металла, выбранного из группы, содержащей ванадий

И TfifTBH 0,02-0.17

Железо остальное, Существенными отличиями предло>кенного технического решения являются доi1onнитальное легирование чугуна медью, никелем и молибденом и модифицирование н(лтридами ванадия или титана, что значи

i enьнО 1oBbliUBeT поедел Выносливости rfp(1 изгибе и ударно-усталостну(о ДолговечНОСТЬ.

0,3-0,9

0,03-0,08

0,3-1,3

0,3-0,8

0,8-2,1

0,02-0,05

ЙНЭЛ((З ПР8ДГ(0>КЕН НОГО ТЕХНИЧЕСКОГО реше((ия по:<азап, что на данныл момент неиэ lec i lы тех(!ические ()ешени(1, В кОтО рь(х были бы Отражены эти отличия, которые

Я(3ля(Отсл необхоД(лмыми и Достататочн ими дг(я достижения положительного эффекта.

;. то;10зноляет сделать Вывод 0 том, чтО данные 01пичия явля(отся существенными.

Опытные плавки проводят дуплекс-про:(ессом UB! ра((ка — дуfoBBH электропечь.

Т"-.;ì;ï(;pBTó;)B чугуна доэвтектического co01r)IJB :ри I!ûпуске из ВBI ра "Iк"1 (380 !

400 С, B температура легированнс ((аспла (3а и еред вь! пуско "1 из дуГОВОЙ печи

:;480i-,52О! (. 1 и кроле-г lpoBB., ие чугчт(ei i(r,eiмел(,че „ ;:ыми брикета,- (! ((итрицов титана ил:, . .нанадиЯ (1роизвоДЯт (3 барабанных разЛ И В 0 Ч Н и Х I< O B i Ll B X e Vj I< C T b (0 "" T 3 а ПИВКУ i! г(уна Г:роизводят пр(л температуре 410- I 430 ;. После модифи цирования раси!1ана (IIeppciUО„ . (814 и алюминиРм В песча" но-глинистые литейные формы, установле((ные на напольном конвейере.

I-Iûк8;!ь и молибден повыша(от устойчи3<)ст! бей,-(ита, и редел выносливоcTII п ри изI иб -.: и ударно-усталостну(о долговечность, одна л при их содержании выше 0,8 и 0,3 мас, j рec,ет количество неметаллических в((пючений flo Границы зерен и снижаются

T,nBC1!;HO.(,y, СЭОЙСтва, Образцы и отллнки из чугунов опь(тных плавок г(одвергаются аустенизации flp(I гемп8рат р,., 910-1010 С и изотермической выдержке i(pè 3(0-410 С. Испытания на удар!(ую вяз:

55х55х10 мм типа 8 по ГОСТ 9454-78, а исследование структуры и прочностных свойств — на 16 мм образцах в соответствии

3 !43 87 (1 ГОСТ 1497 84

Самарий является Дорогостоящ(лм и деф и (и т . ь! (! к 0 м и 0 н Р H T o i н о. 0 < с! 3 ы в а ю щ и м

1772207

0,02-0, 17; остал ьное существенного влияния HB ударно-усталостную долговечность, поэтому он исключен из состава предложенного чугуна, Дополнительное введение меди вк,оличестве 0,03-1,3 мас.% обеспечивает измельчение г р а <р (л т а, повышение удароустойчивости, прочности и стабильности механических свойств, что обеспечивает существенное повышение сопротивляемости ударным нагрузкам и ударно-усталостная долговечность недостаточна, а при концентрации меди более 1,3 мас, g, увеличивается лик;;лдация и снижаются упругопластические свойства.

При увеличении концентрации марганца более 0,9 мас.,4 и церия более0,08мас.,!

B03DJcTBIQT Остаточные напряжения и бой отливок при Выбивке, Возрастает тормозящее вл ляни";на,г рафитизацию и снгскается сопрогивляемасть ковкого чугуна уд".pI-,I=I! I нагруз;<ает механические и эксплуатационные свойства, СDсйств":О :.....iвных элемcнтов (углерод

2,10-2,9 м".."/ и кремний 0,9-1,6 мас.,%) при ; та 4;3 необходим< сти получения стру<.уры белого чугуна В отливках без на личия графитных B,<ë:î÷åíèë, сокращения цикла термоабрабстки л получения структуры ковкого чугуна с диспсрснь ми включениями углерода отжлга, способствующими повышени.о упруго-пластических свойств, При увеличении конценптрации vI,!Ij. 8 верхних пределов <л ниже нижних пределов стабильность структуры ударно-усталостной долговечности и упруго-пластлческих

СВОЙСТВ СНИжаЕТСЯ, 5

Содержание модифицирующих компонентов (алюминий 0,02-0,05 мас,ф, нитриды

0,02-0,17 мас. P) принято от концентраций, с которых начинает оказываться их модифицирующее влияние на структуру и свойства чугуна и ограничение концентрациями, выше которых снижается фактор формы углерода отжига, повышается содержание неметаллических включений по границам зерен и снижаются ударно-усталостные свойства, В качестве технологической примеси чугун может содержать 0,02-0,06 мас, (фосфора.

Б табл. 2 приведены результаты испытаний ковких чугунов известного и предложенного составов.

Как видно из табл. 2, предложенный кавкий чугун обеспечивает более высокие упруго-пластические свойства и ударно-устэластную долговечность, чем известный.

Оормула изобретения ловкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, алюминий, церий и железо, О т л и ч а о шийся тем, что, с целью повышения ударна-усталастной дол говечности и предела выносливости при изгибе, он дополнительно содержит медь, молибден, никель и нитриды ванадия или титана при следу ощем ".Оотнашении коклпонентпв, мас,% углерод 2,1-2,9; кремний 0,9 1,5 марганец 0,3-0,9; церий 0,03-0,08; медь 0,03- 1,3; молибден 0,3-0,8, никель 0,8-2,1; алюминий 0,02-0,05; нитриды ванадия или тлтана желсзо

1772207

I I

I «Ч t

I a» I

I 1 ! —

1 1 ! I

1 I

1 I

1 1 !

-1 ! 3

t l

l О l

I . 1

I 1

I

1 сч

fI) t

Г 1

X 1

1

1 т !

Ф 1 d

X с

f!) 1

» 1.1 со м д л

CO

Сч р е- Г««

О С> Ь л « о о о

Я) т

О О

СЧ 3 >О N Ф

ООООО е е е л

O O O C> O и) о л о

I

° -СЧ 1 о е °

О О I

N сч

° ) I! о

1

СЧ I а

О 1 I

C) сс) м лО

LA м

Cf3 1

Ле Со

ООО оьо

1 1

1 I ! I

I О) 1

I 1

1 ! t

СЧ

О

СЧ 1

1 со 1

4-3

1 1

I л счлл

Ооа

ООО 1

° N о сч с «

1 ОО сч м

О\ л л

Л а со сс) 3

t

I

I

1

1 м о

СЧ

N ЛЛ

Cf О ооo о сч оо

Сч

1 t О 3! ! 1

3 4 !

I I

1 1

I «О I

I 1.

I 1

3

«Ч е- сч ь - . л «a « о с» î о

1

° » а

О т» 1 4

«0

СЧ

СЧ

S о

Х

>»

О о о

1 1

I И\

СЧ

>0

«Ч

Ю> а сс) с> и ъ

\О с

01 Г СО

)с

t

3 .4 l сч м

3 1

1 1

3 ! I

1 М I

1 1

1 1 !

>4

t 1

1 N

1 1 ! l

СЧ

СЧ I

t

1

СГ> а

I

1 ! л

"О м

СЧ

СО

LC) л и) СЧ

СО

3 l

1 3 в!

1 I

О °

М а

С1 >О

СЧ

Л СГ) л

«Ч и \

О I а

О I

1!

l е- ЪО

1 м «!

I

° N!

I о с о м сс е 3 а

fI) .е>

I- lv v x о о х д

<9 fit а ) о

m v з

О> Iа 1

Т 2 " а а>Ф ff) О о Л а

Ое

3 х л о.

Г

Ф

fI)

)X

>

Ф

ID

Ф

S х

fI>

33 а,>«

ID

fX о Ф с.) а

X а

C е)а и Ф

S S

X Х

Ф Ф с а

Ф X

Г СС

ОаФ Л ф о о о а о е)> X о* Ф

X f)) 3S

4)а v о с) v а fl)

coа о

Се)

)-v о х

> о

3" о

О. с

Iv о

Ш

S с и о

Х

2 и с

«)>

СС 4>

4) I«)

a s

3 I С

3 ) 13

f — — а

fQ

z о

=т

fI)

lfl)

От с

v

Ст) 1

1 X л ! с >

1 1

1 I

1 а

3 Я

I Д I

1

I l j 3 ! — -е

i >

4 а

l g I

I It) 1

3 O

1 З 1

I g fI) 4

a fI)

I l- l» 3

I X X

I Х l» ! — —

32

М 1 X IX а f!)

О! 3-Z

2 1 Х Ф а t

1 >Х 3

9 1 S о 1 а

X It)

J3 1 M 3 ! т

l I 1

V1 У

1 С Й

1 Я Э

I IX

О I

\ .С)

Ф)Л

Ф ! * — -4!

М 4 I

О 1 ftl

9 1

У 1 О.

I Я «l) 1 д

I Л!

I Я I

3 hC I ! 1

1 С3 3 ! )

1 Э t

1 !

1 сч ми) сч ми) оооьоîо а a a «a a ооооооо

1 I I I 1 1 l I 1 1

M«0 CO М ЩОЭ

О ОООО Ь с с а а

ОЬЬООО м«0«О МеосО а а а а с

ООООРО

CO М а СО М е СГ\ СЧ Ч) CO

° * ° л

С» СЧ О» «Ч O N О N м м СЧ

О ЛМОО МОО О а л а л а а a a« aс а

ООт ООе»О« Ое. м сс««Г) м и) О) сч «ч

ОООООООО

О МЧ) СЛСЧ О Г- ЛО СО а л е

О е-O -O С> и) О) а О> О о ь О е л с

N СЧ «Ч СЧ СЧ СЧ N С \ «Ч М

«ч м-О и) 0 л oo o> О

«се О1 л

>О ° СЧ ° I

«О OL СГ>

ОЪ и ъо с=е

° l

CO LC> «О Ф оо м л

N a л л -а

М сч «ГЪ м 4

С > Lf) 4

Л CO Ч) еО

О) О л сс> т М

СЧ °

ОЪ Ч,) 3 «LA и) M СЧ

«О СО

« а л л д