Чугун

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения качественных отливок, обладающих высокими эксплуатационными свойствами. Чугун содержит , мас.%: углерод 2,9-3,5; кремний 1,7-2,7; марганец 0,3-0,8; хром 0,1-0,5; никель 0,5- 0,3; азот 0,005-0,03; ванадий 0,05-0,3; алюминий 0,001-0,1; фосфор 0,1-0.2; стронций 0,001-0,01; медьО,1-0,9; железо остальное. Чугун обладает повышенной гидроплотностыо и стабильными прочностными свойствами

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (Г(СПАТЕНТ СССР)

ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕ НТУ (я)5 С 22 С 37/10 (54) ЧУГУН

Изобретение относится к черной металлур ии, а именно к литейному производству, и мо ет быть использовано в качестве материала ри производстве отливок, обладающих высок ми эксплуатационными свойствами.

Для достижения высоких эксплуатацион ых свойств отливок в настоящее время используется большое количество различны комплексно легированных чугунов.

Использование для отливки тонкостенны деталей атих аутуеое требует оредотера ения отбелэ при кристаллизации, повышения их углеродного эквивалента.

В т же время это приводит к снижению эф ективности влияния легирующих эле-. ме тов и резкому снижению прочностных своиств чугуна. Известен чугун следующего состава. мас %: о

jÓãëåðoä 3,4-3.9

Кремний 2,3-2,9 (21 (22 (4 (71 не ск че (72

С. (73 ди ис (56

4949563/02

12,05.91

30.01.93, Бюл. ¹ 4

Кременчугское производственное объедиие еДормашинэо им.B.È,Ëåíèíà и Уральй научно-исследовательский институт ных металлов

А,Д,Демин, А.В.Мунтян. Б,Ш.Клейнер, .Кочевых, 3.М,Рапопорт и А,А,Филиппенков

Кременчугское производственное объеение оДормашина" и Уральский научноледовательский институт черных металлов

Авторское свидетельство СССР

12851, кл. С 22 С 37/08. 1981.

5U 1792446 АЗ (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано дпя получения качественных отливок, обладающих высокими эксплуатационными свойствами. Чугун содержит, мас.%: углерод 2,9-3,5; кремний 1,7-2,7; марганец 0,3-0,8; хром 01 05; никель 0,50,3; азот 0,005-0,03; ванадий 0,05 — 0,3; алюминий 0,001 — 0,1; фосфор 0,1 — 0.2, стронций

0,001 — 0,01; медь 0,1-0,9; железо остальное. Чугун обладает повышенной гидроплотностью и стабильными прочностными свойствами (7432= 510 — 680 М Па и об= 230-320 М Па. 1 табл.

Марганец 0,3-0,9

Хром . . 0,1 — 0,3

Никель 0,1 — 1,0

Титан 0,03-0,2

Ванадий 0,03-0,2

Медь 0,2-0,8

Кальций 0,02-0,1

Редкоземельные металлы 0,03-0,3

Недостатком такого чугуна является резкое снижение прочностных свойствс ростом его углеродистого эквивалента.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому составу чугуна является чугун содержащий, мас.%:

Углерод 2,9-3,5

Кремний 1,7-2,7

Марганец 0,3-0,8

Храм 0,1-0,5

Никель 0,05-0,3

1792446

10

50

Азот 0.005 — 0,03

Ванадий 0,15 — 0,5

Церий 0,005 — 0,02

Алюминий 0,001 — 0,1

Железо Остальное

1-(едостэтком известного чугуна является невысокая гидроплотность, резкое снижение прочности при повышении его углеродного эквивалента.

Целью изобретения является повышение гидроплотности и стабилизация прочностных свбйст-в Гугуйов с рэзлйчйым углеродным эквивалентом, Поставленная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, азот, ванадий, алюминий, железо, согласно изобретению дополнительно содержит фосфор, стронций и медь при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод 2,9-3,5

Кремний 1,7-2,7

Марганец .. 0,3-0,8

Хром: ;- . 0,1 — 0,5

Н и кел ь 0,05" 0,3

Азот 0,005-0,3

Ванадий 0,05 — 0,30

Алюминий 0,001 — 0,1

Фосфор . 0,1 — 02

Стронций 0,001 — 0,01

Медь 0,15 — 0,9 Железо Остальное

Введение в состав предлагаемого чугуна фосфора способствует посышению прочностных характеристик, что обусловлено измельчением эвтектического зерна и ростом сопротивления разрушению чугуна под действием тангенциальных составляющих внешних сил. Ввод стронция усиливает действие фосфора. что связано с выделением фосфора в виде мелких включений тройной мелкозернистой фосфидной эвтектики. Это стабилизирует прочностные свойства чугуна при изменении углеродного эквивалент- 4 на и повышает его гидроплотность. Для получения высококачественного чугуна верхнее содержание фосфора ограничивается 0,2%, так как при повышении его содержания свыше этого предела повышается пористость чугуна и ухудшается его гидроплотность. При содержании фосфора ниже нижнего предела это оказывает отрицательное влияние на заявляемые свойства, Введение в состав заявляемого чугуна стронция наряду с измельчением первично-. го зерна чугуна, способствует уменьшению размеров графитовых пластин, что снижает зависимость прочностных свойств от углеродного эквивалента чугуна и повышает его гидроплотность. Отмечено также, что введение в состав чугуна стронция в заявляемых пределах резко увеличивает благоприятное влияние на заявляемые свойства как фосфора, так и меди, Верхний предел содержания стронция ограничен возрастанием склонности чугуна к кристаллизации по метастабильной схеме, что отрицательно сказывается на всем комплексе свойств чугуна, а при его содержании ниже нижнего предела резко снижается положительное влияние фосфора и медй.

Введение в состав чугуна совместно со стронцием и фосфором в предлагаемых пределах меди обусловлено ее благоприятным влиянием на выравнивание прочностных свойств комплекснолегировэнного чугуна с различным углеродным эквивалентом. При содержании меди в заявляемом чугуне меньше нижнего предела она не оказывает, влияния на процесс кристаллизации чугуна и не сказывается на гидроплотности и прочностных характеристиках, Содержание меди больше верхнего предела экономически нецелесообразно, так как при этом все заявляемые характеристики чугуна практически не улучшаются.

Пример, Чугуны по заявляемому составу и составу прототипа выплавлялись в 50-кг индукционной печи и после перегрева до 1380 С разливались в песочно-глинистые формы. Составы исследуемых чугунов и их свойства представлены в таблице. Н» приготовленных образцах из исследуемых чугунов в соответствии с ГОСТ 1497-83 и

ГОСТ 14019-80 определялись пределы прочности на растяжение и изгиб. Влияние химического состава чугуна на его гидроплотность изучали на цилиндрических образцах с толщиной 5 мм, в которые подавалась под давлением вода. По манометру фиксировалось давление, при котором на внешней стороне образца появлялась вода после выдержки образца под давлением в течение 5 мин.

Как видно иэ таблицы, увеличение в чугуне прототипе углеродного эквивалента с

3,47 до 4,4 ведет к резкому снижению прочностных свойств и гидроплотности, что выражается в уменьшении давления до появления гидротечи (образцы 1 и 2). Доп элнительное введение в состав чугуна фосфора, меди и стррнция на верхнем и нижнем пределах (образцы 3,4) позволяет повысить гидроплотность чугуна и снизить эависимость его прочности от углеродного эквивалента. Изучение микроструктуры этих чугунов показывает, что металлическая основа из них полностью перлитная с мелкими включениями фосфидной эвтектики. Графи1792446

Углеродный аквива<с -5!>

Прочность.

МПа

Химический состав чугуна. мас. т, Пример си се

А! с.

Мп

Прототип 1

Прототип 2 з

5

2.9 1.7 0.5

ocr.

3.47 610

0.01 0,01

0.05 0.001 0.30

O,З

0.1

0.9

0.5

0.9

1.О

140

4.4

3,47

4,4

3.93 з.зз

4.53 зво

68О

310

0.30

0.05

0.3

0.2

0.04

0.4

0.01

0.01

0.001

0.1

0.05

0.0009

О. 15

0.01

0.005

0.03

0.01

0.004

0.04

О.l5

0.05 о,з

0.15

0.03

0.35 о.з

0.1

0.5 о.з

0.05

0.6

2.7

1.7

27

2.2

1,6

2.8

3.5

2.9

3.5

3,2

2.В

3.6

0.5 о.з о.в

0.5

0.2

0.9

0,001

0.01

0,03

0.0006

0.011

0.1

0.2

0.15

0.09

0.21

Составитель Л.Карасева

Техред М,Моргентал Корректор С. Патрушева ова

Тираж Подписное арственного комитета по изобретениям и открыл иям при ГКНТ СССР

113035, Москва„Ж-35, Раушская наб., 4/5 енно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 товая составляющая представлена в виде мелких пластин. При снижении содержания

I фосфора, меди и стронция ниже предлагаемого нижнего предела (образец 6) или выше верхнего предела (образец 7) наблюдается 5 (снижение давления до появления) гидротечь и резко падают прочностные свойства чугуна.

Из данных таблицы следует, что состав и едлагаемого чугуна обеспечивает повы- 10 ение гидроплотности и прочности чугуна и и повышенном углеродном эквиваленте, ч о обеспечивает повышение рабочих хар ктеристик тонкостенных отливок, Использование изобретения позво- 15 л т повысить качество тонкостенных отл вок; снизить металлоемкость изделий; и высить эффективность влияния легир ющих элементов: снизить количество литейного брака, повысить износостой- 20 к сть отливок.

Формула изобретения

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, ванадий, азот, алюминий, железо, отличающийся тем, что. с целью повышения гидроплотности и стабилизации прочностных свойств чугуна, он дополнительно содержит фосфор, стронций и медь при следующем соотношении компонентов, мас, : углерод — 2,9 — 3,5; кремний — 1,7-.2!7; марганец — 0,3-0,8; хром — 0,1 — 0,5; никель — 0,05 — 0,3; азот — 0,005-0,03: ванадий — 0,05 — 0,3; алюминий — 0,001 — 0,1; фосфор — 0,1 — 0,2; стронций — 0,001 — 0,01; медь — 0,1-0,9; железо — остальное.