Ковкий чугун

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для изготовления технологического оборудования, работающего при высоких температурах. Цель - повышение пластичности, ударной вязкости и удароустойчивости в интервале температур 500-700 С. Ковкий чугун со- , держит, мас.%: С 2,0-2,9; Si 1,2-1,6; Mu О,6-1,1; V 0,06-0,57; Ni l,6-3,2 Mo 1,02 - 2,65; В 0,02 - 0,05; нитриды алюминия 0,04-0,08 и Fe - остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна Мо, Ni, В, а также алюминия в виде нитридов обеспечил повышение пластичности в 2,4-2,5 раз, ударной вязкости в 2,1-2,6 раз, уда- jf роустойчивости в 2,3-9,7 раз. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (П) 4001 А1 (51) 4 С 22 С 37/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4231787/31-02 (22) 17.04.87 (46) 30.10.88. Бюл. У 40 (71) Могилевское отделение Физикотехнического института АН БССР и Производственное объединение "Гомсельмаш" (72) Е,И.Марукович, М.И.Карпенко, С.М.Бадюкова, В,М.Медведев и Г.Ф.Ковалевский (53) 669.15-196(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 831850, кл. С 22 С 37/10, 1981 °

Авторское свидетельство. СССР

Ф 916576, кл. С 22 С 37/08, 1982, (54) КОВКИЙ ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для изготовления технологического оборудования, работающего при высоких температурах. Цель — повышение пластичности, ударной вязкости и удароустойчивости в интервале температур 500-700 C. Ковкий чугун содержит, мас.Х: С 2,0-2,9; Si 1,2-1,6;

Мп. 0,6-1,1; V 0,06-0,57; Ni 1,6-3,21

Мо 1,02 — 2,65; В 0,02 — 0,05; нитриды алюминия 0,04 — 0,08 и

Ре — остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна Мо, Ni» а также алюминия в виде нитридов обеспечил повышение пластичности в 2,4-2,5 раз, ударной вязкости в 2,1-2,6 раз, удароустойоиаости а 2,3-9,7 раа. 2 табл. а

143400 l

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов ковкого чугуна для изготовления технологического оборудования, работающего при высоких температурах, Цель изобретения — повышение пластичности, ударной вязкости и удароустойчивости при температуре 500700 С, а также предела прочности при fo растяжении.

Изобретение иллюстрируется примером конкретного выполнения.

Выбор граничных пределов компо, нентов в чугуне предложенного соста- 15 ва обусловлен следующим.

Введение никеля в количестве 1,63,2 мас. повышает стабильность структуры и свойств чугуна в отливках после термической обработки, что способ-20 ствует повышению удароустойчивости и пластических свойств при 500700 С. При содержании никеля до о l,6 мас. удароустойчивость и пластические свойства при 500 - 700 С 25 недостаточны, а при концентрации никеля более 3,2 мас. ухудшается качество углерода отжига и снижаются упругопластические свойства.

С целью сохранения высокой пластичности ковкого чугуна содержание марганца не должно выходить за пределы 0,6-1,1 мас.%, При легировании чугуна марганцем до 0,6 мас, несколько улучшается ростоустойчивость, но при этом увеличивается загрязненность чугуна неметаллическими включениями и возрастает чувствительность, к термическим и механическим ударам, а при увеличении концентрации марган- 4g ца более 1,1 мас. снижаются упругопластические свойства при 500-700 С..

При введении в чугун нитридов алюминия в указанных количествах измельчается структура, увеличивается количество графитных включений с одновременным уменьшением их размеров, что способствует повышеьпо ударной вязкости и удароустойчивости при 500700 С. При содержании нитридов алюминия менее 0,04 мас.X количество центров графитизации, измельчение структуры и повышение упругопластических свойств недостаточны, а при содержании нитридов алюминия более

0,08 мас,K повышается количество неметаллических включений и снижается относительное удлинение.

Бор в количестве 0,02-0,05 мас. модифицирует и измельчает матрицу, повышает трещиностойкость и ударную вязкость, но при увеличении его концентрации более 0,05 мас.% снижаются упругопластические свойства и термостойкость, Нижний предел содержания бора установлен с целью исключения боя отливок при выбивке. Содержание углерода, кремния, ванадия принято исходя из опыта производства ростоустойчивых ковких чугунов с повышенными пластическими свойствами.При увеличении содержания ванадия более

0,57 мас.Е усиливается его тормозящее влияние на графитизацию и рост упругопластических свойств, а при концентрации углерода и кремния выше верхних пределов в отливках отмечается образование свободного графита и снижение пластических свойств при обычных и повышенных температурах.

Молибден в количестве 1,02

2,65 мас. оказывает на матрипу легирующее влияние, повышает термическую стойкость, дисперсность структуры и упругопластические свойства. При концентрации молибдена до 1,02 мас.% его легирующее влияние на структуру, повышение пластических свойств и термостойкости недостаточно„ а при концентрации его более 2,65 мас. снижается трешиностойкость, что приводит к снижению упругопластических свойств и эксплуатационной стойкости в условиях ударных нагрузок, Пример. Плавку чугуна доэвтектического состава проводят дуплекс-процессом: вагранка — дуговая электропечь,,При выпуске чугуна из вагранки температура металла составляет 1400-1420 С, а в электрической печи расплав перегревают до !480—

1500 С. Ферромолибден, феррованадий и никель вводят в электропечь, а брикеты нитридов алюминия и ферробор — в раздаточные литейные ковши емкостью 2 т при температуре 1430—

1460 С. Заливку модифицированного чугуна проводят в сырые песчано-глинистые формы для получения технологических проб; 16 мм образцов и отливок.

При плавке и заливке чугуна угар легирующих и модифицирующих элементов составляет, .: никель 10-14„ нитриды алюминия 12-15; молибден 35; бор 9-12 и ванадий 8-11

1434001

0,04-0,08

Остальное

Таблица 1

Химический состав чугуна известного и предложенного составов

Химический состав, мас.7.

Чугун

Угле- Крем- Марга- Вана- Нитри- Ни- Молиброд ний нец дий Бор ды алю- кель ден миния

Железо

Изв естный

2,67 0,9 0,3, 0 5

Остальное

Предложенный вариант

2,0 1,2 О,б 0,06 0,02 0,04 1,6 1,02 Остальное

0,31 0,022 0,06 2,8 1,83 Остальное.

О 57 О 05 О 08 3 2 2 65 Остальное

2,6 1,4 0,8

2,9 1,6 1,1

В чугуне известного состава дополнительно содержалось 0,022 мас.X

/ алюминия, В табл.1 приведены химические составы ковких чугунов опытных плавок.

Для получения структуры бейнитного ковкого чугуна образцы и отливки подвергают аустенизации от 900-930 С и изотермической выдержке при 520—

560 С в течение 1,0-1,5 ч.

В табл.2 приведены механические свойства чугунов опытных плавок, Испытания на ударную вязкость проводят по ГОСТ 9456-78 на образцах размером

10>10>55 мм с Ч-образным надрезом.

Как следует иэ табл.2, дополнительный ввод в состав чугуна никеля, молибдена, бора и нитридов алюминия обеспечивает повышение в 2,4-2,5 раза пластичности, в 2,1-2,6 раза — 20 ударной вязкости, в 2 3-9,7 раза— удароустойчивости при 500-700 С а также позволяет повысить предел прочности при растяжении в 1,89 - 2,02 раза.

Формула изобретения

Ковкнй чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, ванадий, алюминий и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения пластичности, ударной вязкости и удароустойчивости при температуре 500-700 С, а также предела прочности при растяжении, он дополнительно содержит никель, .молибден и бор, а алюминий содержится в виде нитридов алюминия при следующем соотношении компонентов, мас, :

Углерод 2,0"2,9

Кремний 1,2-1,6

Марганец 0,6-1,1

Ванадий 0,06-0,57

Никель 1,6-3,2

Молибден 1,02-2,65

Бор 0,02-0,05

Нитриды алюминия

Железо

1434001

Таблица ?

Результаты сравнительного анализа свойств чугуна известного состава

Свойства чугунов после термообработки

Наименование показателей

Извест- Предложенный чугун (1 °

Временное сопротивление, MIla

460 870

930 905

Относительное удлинение,, при

Ударная вязкость, МДж/м, при

Удароустойчивость, циклов, при

Относительная эксплуатационная стойкость 1,12 1,83 2,31 2,54

Составитель Н,Косторной

Редактор А,Маковская ТехредМ.Дидык Корректор М,Макснмишинец

Заказ 5518/29 Тираж 595 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

500 С

600 С °

700 С

500 С

600 С

700 С

500 оС

600 С

700 ОС

6,3 15,6

6,8 16 1

4,1 15,2

0 6 1 36

0,49 1,42

0,12 1,28.! 42 280

114 316

22 165

16,8 15,7

17,2 16,8 !

6,5 16,0

1,48 1,5

l,55 1,57

1,52 1,48

328 306

324 315

214 187