Ковкий чугун

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве отливок технологическо- . го оборудования. Цель изобретения - повышение упругопластических свойств при 400-600 С. Новый чугун содержит, мас.%: С 2,0-2,9; Si 0,8-1,5; Мп 0,3- 0,8; V 0,06-0,57; А1 0,02-0,03; Nb 0,06-1,2; Се 0,02-0,05 TiN 0,04- 0,08 и Fe остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна Ge, Nb и TiN обеспечил повышение ударной вязкости при 400°С в 1,9-2,2 раза, при в 2,2-2,6 раз, относительного удлинения в 1,4-1,8 раз при и в 2-2,3 раза при . 2 табл. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (и)

454 А1 (5)) 4 С 22 С 37/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A ВТОРСИОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Де у 5(3

1 k

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4140513/31-02 (22) 24. 10. 86 (46) 15.04.88. Бюл. В 14 (71) Всесоюзный заочный политехнический институт (72) Ю.Г. Серебряков, Б.К. Святкин, М.И. КаРпенко, E.И, Марукович и С.М. Бодюкова (53) 669.15-196(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 331850, кл. С 22 С 37/10, 1981.

Авторское свидетельство СССР и 916576, кл. С 22 С 37/08, 1982. (54) КОВКИИ ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии и:может быть использовано при производстве отливок технологического оборудования. Цель изобретения— повышение упругопластических свойств при 400-600 С. Новый чугун содержит, мас.Ж: С 2,0- 2,9; Si 0,8-1,5; Nn 0,30,8; V 0,06-0,57; Al 0,02-0,03;

Nb 0,06-1,2; (e 0,02-0,05, TiN 0,040,08 и Fe остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна Се, Nb a TiN обеспечил повышение ударной вязкости при 400 С в 1,9-2,2 раза,.при 600 С в 2,2-2,6 раз, относительного удлинения в 1,4-1,8 pas при 400 С и в

2-2,3 раза при 600 С. 2 табл.

1388

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке состава чугуна для отливок технологического оборудования.

Цель изобретения - повышение упругопластических свойств при 400600 С.

Выбор граничных пределов содер- . жания компонентов в составе предла- 1ð гаемого чугуна обусловлен следующим.

Введение ниобия, нитридов титана и германия обеспечивает значительное повышение в отливках упругопластических свойств при 400-600 С. Оптималь-, 15 ными концентрациями их являются, мас. : ниобий 0,06-1,2; нитриды титана 0,04-0,08; германий 0,02-0 05.

Введение в чугун нитридов титана в указанных количествах измельчает 2р структуру, увеличивает количество графитовых включений с одновременным уменьшением их размеров, что обеспечивает повышение ударной вязкости и о удароустойчивости при 400-600 С. При 25 содержании нитридов титана менее

0,04 мас. . копичества центров графитизации недостаточно и измельчение структуры и повышение упругопластических свойств недостаточно, а при 30 содержании нитридов титана более

0,08 мас.% повышается количество не-, металлических включений и снижается относительное удлинение.

Ввецение ниобия в количестве 0,31,2 мас. повышает стабильность структуры и свойств чугуна в отливках после термической обработки, что способствует повышению удароустойчивости и пластических свойств при 40 о

400-600 С. При содержании ниобия до

0,3 мас.7 -удароустойчивость и пласо тические свойства при 400-600 С недостаточны, а при концентрации ниобия более 1,2 мас.7 ухудшается каче- „ ство углерода отжига и снижаются упругопластические свойства при 400600 С.

С целью сохранения высокой пластичности ферритного ковкого чугуна содержание марганца не должно выходить за пределы 0,3-0,8 мас.7.. При легировании чугуна марганцем до

0,3 мас. несколько ухудшается ростоустойчивость, но при этом увеличивается загрязненность .чугуна неметаллическими включениями и возрастает чувствительность к термическим и механическим ударам„ а при увеличении

i54 2 концентрации марганца более 0,8 мас.7. снижаются упругопластические свойства.

Алюминий .в количестве 0,02—

0,03 мас.7. модифицирует и измельчает матрицу, повышает плотность и ударную вязкость, но при увеличении его концентрации более 0,03 мас. . снижаются упругопластические свойства.

Содержание углерода, кремния, ванадия принято исходя из опыта производства ростоустойчивых ковких чугунов с повышенными пластическими свойствами. При увеличении содержания ванадия более 0,57 мас. . усиливается его тормозящее влияние на графитизацию и рост упругопластических свойств, а при увеличении концентрации углерода и кремния выше верхних пределов в отливках отмечается образование свободного графита и снижение пластических свойств при обычных и повышенных температурах.

Германий в количестве 0,02

0,05 мас. оказывает модифицирующее влияние, стабилизует структуру, повышает дисперсность структуры и упруо гопластические свойства при 400-600 С.

При концентрации германия до

0,02 мас.7 его модифицирующее влияние на структуру и повышение пластических свойств недостаточны, а при концентрации его более 0,05 мас. повышается микролегирование феррита, что приводит к снижению упругопластических свойств и эксплуатационной стойкости в условиях ударных нагрузок и повышенных температур.

Пример. Плавки чугунов доэвтектического состава проводились дуплекс-процессом вагранка — дуговая электропечь. При выпуске чугуна из вагранки температура металла составляла 1400-1420 С, а в электрической печи расплав перегревали до

1480-1500 С. Ферромарганец и феррониобий вводили в электропечь, а брикеты нитридов титана, германий и алюминий — в раздаточные литейные ковши емкостью 2 т при 1430-1450 С. 3аливку модифицированного чугуна проводили в сырые песчано-глинистые формы для получения технологических проб; 16 мм образцов и отливок кронштейнов, ступиц и вилок.

При плавке в заливке чугуна угар легирующих и модифнцирующих элемен1388454

Таблица 1

Содержание компонентов, мас.7

Чугун

Угле- Кремний Yiapra- Ванадий Алюминий Нитриды Ниобий Герма- Железо род нец титана ний

Известный

2,5

Осталь0,5 0,022

0,9

0,3

Предлоное женный 2

0,3 0,06 0,02 0,04

0,6 0,31 0,022 0,06

0,06

0,02

0,8

2,0

:::3

0,8

0,03

2,6

1,2

0,05

0,57 0,03 0,08

0,02 0 01 0,02

0,8

2,9

1,5

2,1

0,01

0,1

0,2

0,7

0,9 0,6 0,05 0,1

2,0

0,08

1,8

3,0 тов составил, 7: ниобий 93-95; алюминий 17-19; германий 11-13; нитриды титана 7-9; ванадий 8-11.

В табл. 1 приведены химические составы ковких чугунов опытных плавок.

Для получения структуры ковкого чугуна образцы и отливки подвергают графитизирующему отжигу с проведением 1-ой стадии графитизации при

960-980 С в течение 3-3,5 ч и 2-ой стадии графитизации при 660-680 С в течение 3,0-3 5 ч.

Сравнительный анализ свойств известного и предлагаемого чугуна 15 приведен в табл. 2.

Как следует из приведенных данных, предлагаемый ковкий чугун в сравнении с известным чугуном обладает более высокими упругопластическими свойствами при повышенных температурах (400-600 С) благодаря дополнительному вводу в состав чугуна нио— бия, германия и нитридов титана.

Формула изобретения

Ковкий чугун, содержащий углерод, кремний, мар ганец, ванадий, алюминий и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения упругопластических свойств при 400-600 С, он дополнительно содержит ниобий, нитриды титана и германий при следующем соотношении компонентов, мас.7:

Углерод 2,0-2,9

Кремний 0,8-1,5

Иарганец О, 3-0,8

Ванадий 0,06-0,57

Ниобий 0,06-1,2

Алюминий 0,02-0,03

Нитриды титана 0,04-0,08

Германий 0,02-0,05

Железо Остальное

1388454

Таблица 2

Свойства чугунов после термообработки

Показатель

Известный

2 3 4 . 5 6

458 504

455

570 588 645

12,0 15,0 14,7 9,0

11,0

8,3

6,8

13,0

13,5 16,2 15,6 6,2

1в24 1 46 1э38 Ов66 Ою91

1,06 1,25 1,16 - 0,51 0,82

0,49

207

188

114!

Составитель Н,. Косторный

Редактор Н. Киштулинец Техред Л.Олийнык Корректор С. Черни

Заказ 1551/29 Тираж 594 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.

113035 Москва, -35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Временное сопротивление, ИПа

Относительное удлио пение, 7, при С

400

Ударная вязкость,.

МДж/м, при С

400

Удароустойчивость, цик лы, при С

400

240 268

208 224

Предлагаемый (264 . 201

235 118