Ковкий чугун

 

Изобретение относится к металлургии , в частности к.изысканию ферритных ковких чугунов, примейяемых для изготовления деталей, работающих в условиях тепловых и динамических нагрузоко Целью изобретения является повышение статической прочности при температурах до 800°С и термо - стойкости. Предложенный чугун содержит , мас.%: углерод 2,0-2,9; кремний 1,0-1,7; марганец О,1-0,6;-титан 0,03-0,1; ванадий 0,05-0,65; никель 0,1-0,85; лантан 0,01-0,04; неодим 0,01-0,055, молибден 0,08-0,6, кальций 0,008-0,04, железо - остальное. Предложенный чугун имеет следующие физико-механические свойства; предел прочности при растяжении 6j , 489- 545 МПа, относительное удлинение i 10-12, термическая стойкость при 800 С, 173-215 циклов, твердость НВ 140-170. 2 табл. S

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5D 4 С 22 С 37/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ, !1 !) БЖЬ,", ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3959464/31-02 (22) 28 ° 08,85 (46) 23.02.88. Бюл, И 7 (71) Всесоюзный заочный машиностроительный институт (72) Ю,Е.Абраменко, М.П.Шебатинов и П,П.Сбитнев (53) 669.15-)96 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 916576, кл, С 22 С 37/08, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Р 985!18э кл. С 22 С 37/00в 1981 ° (54) КОВКИЙ ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к.изысканию ферритных ковких чугунов, применяемых для изготовления деталей, работающих в

„„SU„„1375673 А условиях тепловых и динамических нагрузок. Целью изобретения является повышение статической прочности при температурах до 800 С и термо» стойкости, Предложенный чугун содержит, мас,7: углерод 2,0-2,9; кремний 1,0-1 7; марганец 0,1-0,6; титан

0,03-0,1; ванадий 0,05-0,65; никель

0,1-0,85; лантан 0,01-0,04; неодим

0,01-0,055, молибден 0,08-0,6, капь- ций 0,008-0,04, железо — остальное.

Предложенный чугун имеет следующие физико-механические свойства; предел прочности при растяжении 6,, 489545 МПа, относительное удлинение:«

10-127, термическая стойкость при

800 С, 173-215 циклов, твердость

НВ 140-170, 2 табл.

1375673

30

Изобретение относится к металлургии, в частности к изысканию ферритных ковких чугунов, применяемых для изготовления деталей„ работающих в условиях тепловых и динамических наг5 руэок.

Целью изобретения является повышение статической прочности при температурах до 800 С и термостойкости. 10

Чугун предложенного состава содержит компоненты в следующем соотношении, мас.Ж:

Углерод 2, О- 2, 9

Кремний 1,0-1,7 15

Иарганец 0,1-0,6

Никель 0 ь 1-0 ° 85

Молибден 0,08-0,6

Ванадий 0,05-0,65

Титан 0,03-0,10

Кальций 0,008-0,04

Лантан 0 01 -0 04

Неодим 0,01-0,055

Железо Остальное

Легирование ковкого чугуна при 25 правильно выбранном соотношении основных элементов приводит к существенному увеличению сопротивляемости литых деталей к воздействию высоких и низких температур.

Пределы содержания углерода и кремния обеспечивают получение ледебуритной структуры без выделения включений графита в свободном состоянии.

Содержание этих элементов меньше нижнего предела является границей, после которой происходит существенное снижение количества центров графитообраэования, резко задерживается 40 процесс графитизации, а следовательно, увеличивается время термообработки и приводит к выделению перлитной структуры. Содержание углерода и кремния больше верхнего предела при- 45 водит к неоднородности по структуре, в частности к выделению перлита и включений графита при первичной кристаллизации расплава.

Присадка марганца в пределах 0,10,6 обеспечивает получение однород50 нбй структуры белого чугуна и после графитизирующего отжига на ферритную структуру. Нижний предел выбран с учетом минимального содержания его в

55 шихтовых материалах, Содержание марганца вьппе верхнего предела тормозит вторую стадию графитизации за счет образования перлитной структуры в процессе выдержки и последующего охлаждения.

Являясь графитизирующим элементом, никель оказывает положительное влияние на процесс графитизации (ускоряет цикл отжига), а также увеличивает физико-механические свойства ферритного ковкого чугуна. Присадка его меньше нижнего предела не оказывает положительного эффекта на процесс получения и свойства чугуна. При содержании больше верхнего предела ни-с кель снижает способность чугуна кристаллизоваться белым, а также приводит к выделению первичных включений графита, Легирование чугуна молибденом и ванадием приводит к образованию мелкодисперсных карбидов и твердого раствора внедрения, что обеспечивает стабилизацию границ зерен металлической основы, замедляет рост зерна, способствуя тем самым образованию мелкодисперсной структуры и увеличению прочностных свойств чугуна при высоких температурах. Присадка этих элементов меньше нижнего предела (каждого в отдельности ) практически не приводит к воздействию на состояние расплава, а следовательно, первичную кристаллизацию. Содержание их выше верхнего предела приводит к повышению количества карбидов и увеличению их размеров, что существенно сказывается на увеличении времени первой стадии графитизирующего отжига и на повьппение температуры, Влияние титана проявляется через раскиспительное и нитридообразующее действие на состояние расплава, изменяя при этом условия кристаллизации. В результате происходит увеличение жаростойкости и термостойкости ковкого чугуна.

Содержание титана меньше нижнего предела не эффективно, а вьппе верхнего — приводит к выделению неметаллических включений по границам зерен, что отрицательно сказывается на свойствах чугуна.

Эффективность влияния процесса легирования на свойства ковкого чугуна заметно повышается при комплексном модифицировании кальцием, лантаном

H неодимом, Это связано с изменением неметаллических включений их формой, размером, составом и характером распределения) распределением локаль1375673

35 " ". " I" 1" 1 1"!" 1" 7"" I" Г..Г"

ИавестННй

3,5 2,4 1,5 0,4 - 0,30 О, 15 - 0,01 0,01 0,01 0,02 0,4 Оствпьное

Предлагаеьый 2,0 1 0 О,!О О,!О

0,08 0,05 0,03 0,008 0,0! 0,0!

0,34 0,35 0,06 0,024 0,025 0,030

2>4 1,4 0,35 0,47

2>9 !,7 0,60 0,85 0,60 0 65 О,!О 0,04 0,04 0 055 - 055Таблица 2

Предел прочности при растяжении

МПа, при температуре, С

Термиче ская стойСплав кость, циклы

20 200 400 600 800

517 477 368 164

Известный

Предлага. емый

520

170

489

534

173

480 443 325 1 73

530 490 384 186

541. 500 400 187

«fS

207 ных напряжений и получением однородной структуры с включениями графита правильной округлой формы.

Присадка этих элементов каждого в отдельности меньше нижнего предела не эффективна, а вьппе верхнего приводит к появлению в структуре чугуна соединений-, которые ухудшают прочностные свойства чугуна, особенно при высоких температурах, Пример . Выплавка чугуна проводится в индукционной печи ИСТ025 с кислой футеровкой. В жидкий металл при 1480-1500 С вводят легирующие элементы. никель, ферромолибден, феррованадии, ферротитан, Силикокальций, лантан и неодим вводят в ковш . за 2-3 мин до разливки чугуна. Раз" ливку в разовые формы проводят при

1400-!360 С.

Химический состав выплавленных чугунов приведен в табл,l а их физико-механические свойства в табл.2.

Свойства определяются после графитизирующего отжига. Термическая сточкость определяется по числу циклов нагрева на 800 С и охлаждения . Испытания проводятся до появления трещин, Предлагаемый чугун обладает следующими физико-механическими свойствами; предел прочности при растяжении

68, 489-545 МПа,.относительное удлинение d, 10-127,; терми еская стойкость при 800 С 173-215 циклов твердость НВ 140-170.

Таким образом, предлагаемый состав позволяет получать ферритный ковкий чугун, обладающий повьппенной статической прочностью при высоких температурах и термостойкостью, что особенно важно для деталей, работающих при циклических нагревах до

600"800 С.

Формула изобретения

Ковкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, титан, ванадий, никель, лантан,и железо, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения статической прочности при температурах до 800 С и термостойкости, он дополнительно содержит молибден и кальций при следующем соотношении компонентов, мас.Е:

25 У! лерод 2,0-2,9Кремний 1,0-1,7

Марганец О, 1-0,6

Титан 0,03-0,1

Ванадий Оа05 От65

Лантан 0,01-0,04

Неодим 0,01-0,055

Молибден 0,08-0,6

Кальций 0,008-0,04

Железо Остальное Таблица 1