Высокопрочный чугун

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (я) 4 С 22 С 37/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0 10-0,6

0,03-0» 2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3788158/22-02

{22) 12.07.84 (46) 07.06.86. Бюл. У 21 (71) Производственное объединение

"Гомсельмаш" (72) А.Д. Ковтун, А.П. Жихарев, M.È. Карпенко, А.К. Карпов, Я.А.Гуре. вич и С.N. Бадюкова (53) 669.15-196(088.8) (56) Патент Японии 9 56-12774, кл. С 22 С 37(04, 1981.

Гост 7293-79.

Ларина О.Д., Тимошенко Н.И. Количественный анализ оксидных и нитриднык включений в сталях и сплавах.

И.: Металлургия, 1978, с. 256.

Авторское свидетельство СССР

Н 985119, кл. С 22 С 37/00, 1982.

„„SU„„1235976 А 1 (54) (57) ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, алюминий, магний и железо, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения предела выносливости при изгибе и модуля сдвига, он дополнительно содержит карбонитриды молибде. на, бориды кальция и оксисульфиды церия при следующем соотношении ком» понентов, мас.Х:

Углерод 2,4-3,6

Кремний 1,2-2,2

Марганец 0,3-0,7

Алюминий 0,3-0,7

Магний 0,03-0,07

Карбонитриды молибдена

Бориды кальция

Оксисульфиды церия 0,02-0, 1

Железо Остальное

2 тает угар металла .и снижается мрдуль сдвига „

Общее содержание графитизирущщих компонентов в предлагаемом чугуне ниже по сравнению. с известным, что обеспечивает повышение однородности структуры и стабильности механических свойств.

Опытные плавки высокопрочных чугунов проводят в электропечах с кислой футеровкой на шихте, состоящей из литейных коксовых чушковых чугунов стального лома, графитизированного коксика и ферросплавов. Микролегирование осуществляют боридами кальция, карбонитридами молибдена и оксисульфидами церия путем ввода соответствующих веществ в жидкий металл.При этом усвоение добавок составляет 5873, 71-88 и 97-100Х соответственно.

Заливку литейных форм и технологических проб производят в соответствии с 1?TN МТ20-2-76. Химические составы чугунов опытных плавок приведены в табл. 1.

Количественное и качественное определение остаточнйх концентраций дополнительно вводимых ингредиентов производят с помощью методик химического дифференцированного анализа нитридов, карбонитридов, оксидов, боридов и оксисульфидов.

Демпфирующую способность чугунов определяют на установке для определения вибропоглощающих свойств и демпфирующей способности конструкционных материалов при вибрационных циклах нагружения. Измерение энергии, теряемой при одном вибрационном цикле и характеризующей демпфирующую способность при периодических нагрузках, проводят при частоте, близкой к резонансной, на образцах длиной 200 мм и диаметром 8 мм, Энергия, теряемая при одном вибрационном цикле с амплитудой изгибных колебаний 10, при испытании известного чугуна условно принята за 100 .

Коэффициент относительной стойкости к вибрациям К вычисляют как отношение предела усталостной прочности при циклическом изгибе вращающегося с вибрацией консольного образца из исследуемого чугуна к пределу усталостной прочности эталонного образца из чугуна А4В-2.

В табл,. 2 приведены механические свойства высокопрочных чугунов в от1 1235976

Изобретение относится к металл ргиг1, в частности к высокопрочным чугунам„ предназначенным для изготовления ответственных машиностроительных отливок, а именно деталей тракторов, автомобилей и сельскохозяйственных машин.

Цель изобретения — повьппение предела выносливости при изгибе и модуля сдвига. 10

Дополнительное введение карбонитридов молибдена в количестве О, 100,6Х существенно изменяет природу расплава, ускоряет процесс кристаллизации, измельчает литую структуру, 15 упрочняет перлит, исключает образование черных пятен в отливках и в результате обеспечивает повышение предела выносливости при изгибе и стойкости при вибрациях. При концентрации 20 карбонитридов молибдена до 0,10 мас.X эффект упрочнения перлита и повышения предела выносливости при изгибе и других механических свойств недостаточен, а при превьппении верхнего пре- 2 дела по карбонитридам молибдена происходит ухудшение пластических свойств и модуля сдвига вследствие образования легированного феррита.

Бориды кьция в количестве 0 03 30

0,2 мас.X вводятся как эффективная микролегирующая добавка, снижающая пленкообразование и нейтрализирующая антиграфитизирующее действие карбонитридов молибдена, а также улучшающая форму неметаллических включений и литого зерна, что существенно повышает модуль сдвига. Нижний предел содержания боридов кальция обусловлен необходимостью исключения пленообраэования и обеспечения кристалли40 зации сплава по стабильной диаграмме состояния без структурно-свободного цементита при содержании кремния

1"27., а верхний (0,2 ) — ухудшением стойкости к вибрациям из-за выделения боридов кальция по границам зерен.

Введение оксисульфидов церия способствует улучшению фактора формы графита, что обеспечивает повышение механических свойств и стойкости отливок к вибрациям. При содержании оксисульфидов церия менее 0,02Х не достигается стабильггого повьппения модуля сдвига и других механических свойств, фактора формы графита и стой кости в условиях вибрации, а при увеличении концентрации оксисульфидов церия более 0,1Х значительно возрас1235976 ливках, определенные по стандартным ,методикам.

Как видно из табл. 2, предлагаемый высокопрочиый чугун имеет более выТаблица 1

Содержание компонентов, мас.Х, в составе

Компоненты

1 2 3 (известный) 2,2

3,8

3 5

2,9

3,6

1,0

2 3

1;2

2,1

2,2

1,8

0,9

0,2

0,3

0,3

0,5

0,7

0,8

0,2

0,7

0,8

0,3

0,5

0,02

0,05

0,07

0,05

0,03

Карбонитриды молибдена

0,9

0,6 0,.05

0,2 0,01

0,1

0,3

0,3

0,03

0,1

Бориды кальция

Оксисульфиды церия

0,1 0,01

0,2

0,02

0,05

Остальное

Осталь- Осталь"

Осталь- Остапь- ОстальЖелезо ное ное ное ное ное

Т а б л и ц а 2

Показатели свойств составов чугуна

Свойства

2 3 4

1 (известный) Временное сопротив-. ление Gå, MIIa

591

608

698

656

720

588

Относительное удлинение, Х

Предел выносливости при изгибе, MIIa 230

238

286

345

308

352

Демпфирующая способность, 7

128

102

108

100

124

132

Модуль сдв иг а, MIIa, Е 10

98

102

Коэффициент относительной стойкости к вибрациям, К>

1,3

1,5

1,2

1,4

1,6

1,2

Брак по черным пятнам в структуре отливок, Х

1,9

5,7

1,2

8,5

Углерод

Кремний

Марганец

Алюминий

Магний сокие показатели модуля сдвига и предела выносливости при изгибе, чем базовый высокопрочный чугун, что позвог ляет снизить металлоемкость литых изделий.