Ковкий чугун
Ковкий чугун с повышенными упругопластическими свойствами относится к области металлургии. Сущность изобретения: ковкий чугун, содержащий углерод, кремний , марганец, церий, алюминий, дополнительно содержит медь, молибден, никель и нитриды одного металла, выбранного из группы, содержащей ванадий и титан, при следующем соотношении компонентов, мас,%: углерод 2,1-2,9; кремний 0,6-1,6; марганец 0,3-0,9; медь 0,03-1,3; церий 0,03- 0,08; молибден 0,3-0,8; никель 0,8-2,1; алюминий 0, 05; нитриды одного металле, выбранного из группы, содержащей ванадий и титан, 0,02-0,17 и железо - остальное. Предел выносливости при изгибе составляет 523-582 МПа. 2 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (s»s С 22 С 37/10
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
,(3
, 3 ( (21) 4937843/02 (22) 20.05,91 (46) 30.10.92. Бюл, ¹ 40 (71) Производственное объединение "Гомсельмаш" (72) M.È.Êàðïåíêî, Л.А,Карписонов, С.M.Áàдюкова и В.А.Соленов (56) Патент Франции № 1520120, кл. С 22 С 37/08, 1968.
Авторское свидетельство СССР № 831850., кл, С 22 С 37/10, 1981.
Авторское свилетельство СССР № 1252381, кл. С 22 С 37/10, 1986. (54) КОВШ"лй ЧУГУН (57) Ковкий чугун с повышенными упругопластическими свойствами относится к обИзобретение относится к металлургии, в частности, к ковким чугунам с повышенными упруго-пластическими свойствами, используемым для изготовления технологического оборудования и литых деталей машин, рабстающих при высоких ударных нагрузках.
Известен ковкий чугун следующего химического состава, мас.%:
Углерод 2,3-2,7
Кремний 1923
Марганец до 0,4
Фосфор до 0,05
Редкоземельные металлы 0,1-0,3
Сера до 0,025
Железо остальное, Известный чугун обладает удовлетворительными служебными свойствами при температурах до 500"С. Плотность этого ковкого чугуна после термической обработSU 1772207 А1 ласти металлургии. Сущность изобретения; ковкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, церий, алюминий, дополнительно содержит медь, молибден, никель и нитриды одного металла, выбранного из группы, содержащей ванадий и титан, при следующем соотношении компонентов, мас,%: углерод 2,1-2,9; кремний 0,6-1,6; марганец 0,3-0,9; медь 0,03-1,3; церий 0,030,08; молибден 0,3-0,8: никель 0,8-2,1; алюминий 0,0"-0 05; н .лтриды одного металл".. выбранного иэ группы, содержащей ванадий и титан, 0,02-0,17 и железо — остальное.
Предел выносливости при изгибе составляет 523-582 МПа. 2 табл, ки 7,12-7,16 г/см, удельная теплоемкость— з
0,018-0,115 кал/PC), Чугун обладает низкими упруго-пластическими свойствами и недостаточной термической стойкостью.
Известен ковкий чугун, содержащий, мас.%:
Углерод 2,5-2,9
Кремний 0,9-1,3
Марганец 0,3-0,6
Молибден 0,48-0,84
Алюминий 0,02-0,025
Железо остал ьное.
Известный чугун может содержать технологические примеси, мас.%: фосфор до
0,20; сера до 0,18 и хром до 0,08.
Известный чугун имеет удлиненные циклы плавки и термической обработки, но недостаточные служебные и упруго-пластические сас éñòâà. Ударная вязкость чугуна не превышает 50 Дж/см .
1772207
Предел BLiíîcnèeîñ(и при изгибе
Контактно-усталостная
ДОЛ Ове НОСТЬ = ) ксплуатационнат! CTOl1l<0CTb 155 (-1800; . HepocTBTKoì извес1 ног(0 когл<ОГО чуГуна 5l1)ляется . 1изкий пт)вдел выносливости пiiи изгибе. Цель изобрете. (Ия — гговышение ypepH"усталoc.rHo ë долговечности и предела вы- - О (!Ос)(иВости при изГибе, Г!Оставленная Uenb досгиГае(ся 18м, ч Гэ ковкий чугун, (.":Держацлй углерод, к!.Вмний, марганец, алюминий, церлй и железо, дополнлтельно содержит медь, николь, . ;- о- (5 либден и нлтриды одного л18(алла, Выбран:!Ого v.e (РУг.пы, соДВРжа(Цей Ч и П, 1;1c. rr,: Углерод 2,1-",9 Кремний 0,9- 1.6 л (1 4 (0-450 МП::; Наиболее близким техническим решением, выбранным в
Углерод 2,5-2,9 Кремний 0,8-1,2 5 Марганец 0,3-0,6 Ал(ОМИНИ(1 0,02-0,03 Церий 0,10-0,15 Самарий 0,10-0,15 Железо остальное, 10 Чугун этого состава выплавля(от в индукционных печах с кислой футеровкой с использоВанием В качестве ших1ОВых МВТериалов передельного чугуна, с ального лома, ферросилиция и ферромарганца, При 1 "> даст(1>кении температуры 1500ОС пролзвоЦчт фРВКЦИОННУ(0,>BÇnÈBÊÓ МЕ ВПЛа, ВЫПУСК L 8Галла осл(цеcTвляlот я p;130 Ãðåòûé,e<> 400:. - 10 С и чисть(й or ((ас1ыпей ковш с за Груженными I (а дно pBcчeTI i ыми колич((Г .. (! вами 1!Одификаторов церия и самария, I Оспе Очистки шлак".; (л дОстижОния темпе1)атуры 1320:(:. 5 С зали()а(от пес iBHO линистые формы, Термическу(0 обработку проводят по режиму: нагрев до 3 0-400 С, 25 выдержка 4 ч, ((агрев до 950-1050 С, выдержка 0 ч., охлаждение с г!еч.lo до 720 С, вь(держка 2 ч,, О! Ончате!IbH08 охлаждение с печbl0, Механические свойст(3а известного ков- 30 кого чугуна: Предел (!рс-!Пос("и при растя>кении, (! (а, ", 1!. - .;70; 01.H oC i i Tan b 1(0 8 ,1влинени(3, ->rii 9,9-"; 0,5; > да Г)0 уcTol i !ив<(с1 ь и О и энерг(!и удава 8,4 кГС См 18,57-20,43 iè!<ë. Марганец Церий Медь Молибден Никель Р,люминий Нитриды одного металла, выбранного из группы, содержащей ванадий И TfifTBH 0,02-0.17 Железо остальное, Существенными отличиями предло>кенного технического решения являются доi1onнитальное легирование чугуна медью, никелем и молибденом и модифицирование н(лтридами ванадия или титана, что значи i enьнО 1oBbliUBeT поедел Выносливости rfp(1 изгибе и ударно-усталостну(о ДолговечНОСТЬ. 0,3-0,9 0,03-0,08 0,3-1,3 0,3-0,8 0,8-2,1 0,02-0,05 ЙНЭЛ((З ПР8ДГ(0>КЕН НОГО ТЕХНИЧЕСКОГО реше((ия по:<азап, что на данныл момент неиэ lec i lы тех(!ические ()ешени(1, В кОтО рь(х были бы Отражены эти отличия, которые Я(3ля(Отсл необхоД(лмыми и Достататочн ими дг(я достижения положительного эффекта. ;. то;10зноляет сделать Вывод 0 том, чтО данные 01пичия явля(отся существенными. Опытные плавки проводят дуплекс-про:(ессом UB! ра((ка — дуfoBBH электропечь. Т"-.;ì;ï(;pBTó;)B чугуна доэвтектического co01r)IJB :ри I!ûпуске из ВBI ра "Iк"1 (380 ! 400 С, B температура легированнс ((аспла (3а и еред вь! пуско "1 из дуГОВОЙ печи :;480i-,52О! (. 1 и кроле-г lpoBB., ие чугчт(ei i(r,eiмел(,че „ ;:ыми брикета,- (! ((итрицов титана ил:, . .нанадиЯ (1роизвоДЯт (3 барабанных разЛ И В 0 Ч Н и Х I< O B i Ll B X e Vj I< C T b (0 "" T 3 а ПИВКУ i! г(уна Г:роизводят пр(л температуре 410- I 430 ;. После модифи цирования раси!1ана (IIeppciUО„ . (814 и алюминиРм В песча" но-глинистые литейные формы, установле((ные на напольном конвейере. I-Iûк8;!ь и молибден повыша(от устойчи3<)ст! бей,-(ита, и редел выносливоcTII п ри изI иб -.: и ударно-усталостну(о долговечность, одна л при их содержании выше 0,8 и 0,3 мас, j рec,ет количество неметаллических в((пючений flo Границы зерен и снижаются T,nBC1!;HO.(,y, СЭОЙСтва, Образцы и отллнки из чугунов опь(тных плавок г(одвергаются аустенизации flp(I гемп8рат р,., 910-1010 С и изотермической выдержке i(pè 3(0-410 С. Испытания на удар!(ую вяз: 55х55х10 мм типа 8 по ГОСТ 9454-78, а исследование структуры и прочностных свойств — на 16 мм образцах в соответствии 3 !43 87 (1 ГОСТ 1497 84 Самарий является Дорогостоящ(лм и деф и (и т . ь! (! к 0 м и 0 н Р H T o i н о. 0 < с! 3 ы в а ю щ и м 1772207 0,02-0, 17; остал ьное существенного влияния HB ударно-усталостную долговечность, поэтому он исключен из состава предложенного чугуна, Дополнительное введение меди вк,оличестве 0,03-1,3 мас.% обеспечивает измельчение г р а <р (л т а, повышение удароустойчивости, прочности и стабильности механических свойств, что обеспечивает существенное повышение сопротивляемости ударным нагрузкам и ударно-усталостная долговечность недостаточна, а при концентрации меди более 1,3 мас, g, увеличивается лик;;лдация и снижаются упругопластические свойства. При увеличении концентрации марганца более 0,9 мас.,4 и церия более0,08мас.,! B03DJcTBIQT Остаточные напряжения и бой отливок при Выбивке, Возрастает тормозящее вл ляни";на,г рафитизацию и снгскается сопрогивляемасть ковкого чугуна уд".pI-,I=I! I нагруз; 2,10-2,9 м".."/ и кремний 0,9-1,6 мас.,%) при ; та 4;3 необходим< сти получения стру<.уры белого чугуна В отливках без на личия графитных B,<ë:î÷åíèë, сокращения цикла термоабрабстки л получения структуры ковкого чугуна с диспсрснь ми включениями углерода отжлга, способствующими повышени.о упруго-пластических свойств, При увеличении конценптрации vI,!Ij. 8 верхних пределов <л ниже нижних пределов стабильность структуры ударно-усталостной долговечности и упруго-пластлческих СВОЙСТВ СНИжаЕТСЯ, 5 Содержание модифицирующих компонентов (алюминий 0,02-0,05 мас,ф, нитриды 0,02-0,17 мас. P) принято от концентраций, с которых начинает оказываться их модифицирующее влияние на структуру и свойства чугуна и ограничение концентрациями, выше которых снижается фактор формы углерода отжига, повышается содержание неметаллических включений по границам зерен и снижаются ударно-усталостные свойства, В качестве технологической примеси чугун может содержать 0,02-0,06 мас, (фосфора. Б табл. 2 приведены результаты испытаний ковких чугунов известного и предложенного составов. Как видно из табл. 2, предложенный кавкий чугун обеспечивает более высокие упруго-пластические свойства и ударно-устэластную долговечность, чем известный. Оормула изобретения ловкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, алюминий, церий и железо, О т л и ч а о шийся тем, что, с целью повышения ударна-усталастной дол говечности и предела выносливости при изгибе, он дополнительно содержит медь, молибден, никель и нитриды ванадия или титана при следу ощем ".Оотнашении коклпонентпв, мас,% углерод 2,1-2,9; кремний 0,9 1,5 марганец 0,3-0,9; церий 0,03-0,08; медь 0,03- 1,3; молибден 0,3-0,8, никель 0,8-2,1; алюминий 0,02-0,05; нитриды ванадия или тлтана желсзо 1772207 I I I «Ч t I a» I I 1 ! — 1 1 ! I 1 I 1 I 1 1 ! -1 ! 3 t l l О l I . 1 I 1 I 1 сч fI) t Г 1 X 1 1 1 т ! Ф 1 d X с f!) 1 » 1.1 со м д л CO Сч р е- Г«« О С> Ь л « о о о Я) т О О СЧ 3 >О N Ф ООООО е е е л O O O C> O и) о л о I ° -СЧ 1 о е ° О О I N сч ° ) I! о 1 СЧ I а О 1 I C) сс) м лО LA м Cf3 1 Ле Со ООО оьо 1 1 1 I ! I I О) 1 I 1 1 ! t СЧ О СЧ 1 1 со 1 4-3 1 1 I л счлл Ооа ООО 1 ° N о сч с « 1 ОО сч м О\ л л Л а со сс) 3 t I I 1 1 м о СЧ N ЛЛ Cf О ооo о сч оо Сч 1 t О 3! ! 1 3 4 ! I I 1 1 I «О I I 1. I 1 3 «Ч е- сч ь - . л «a « о с» î о 1 ° » а О т» 1 4 «0 СЧ СЧ S о Х >» О о о 1 1 I И\ СЧ >0 «Ч Ю> а сс) с> и ъ \О с 01 Г СО )с t 3 .4 l сч м 3 1 1 1 3 ! I 1 М I 1 1 1 1 ! >4 t 1 1 N 1 1 ! l СЧ СЧ I t 1 СГ> а I 1 ! л "О м СЧ СО LC) л и) СЧ СО 3 l 1 3 в! 1 I О ° М а С1 >О СЧ Л СГ) л «Ч и \ О I а О I 1! l е- ЪО 1 м «! I ° N! I о с о м сс е 3 а fI) .е> I- lv v x о о х д <9 fit а ) о m v з О> Iа 1 Т 2 " а а>Ф ff) О о Л а Ое 3 х л о. Г Ф fI) )X > Ф ID Ф S х fI> 33 а,>« ID fX о Ф с.) а X а C е)а и Ф S S X Х Ф Ф с а Ф X Г СС ОаФ Л ф о о о а о е)> X о* Ф X f)) 3S 4)а v о с) v а fl) coа о Се) )-v о х > о 3" о О. с Iv о Ш S с и о Х 2 и с «)> СС 4> 4) I«) a s 3 I С 3 ) 13 f — — а fQ z о =т fI) lfl) От с v Ст) 1 1 X л ! с > 1 1 1 I 1 а 3 Я I Д I 1 I l j 3 ! — -е i > 4 а l g I I It) 1 3 O 1 З 1 I g fI) 4 a fI) I l- l» 3 I X X I Х l» ! — — 32 М 1 X IX а f!) О! 3-Z 2 1 Х Ф а t 1 >Х 3 9 1 S о 1 а X It) J3 1 M 3 ! т l I 1 V1 У 1 С Й 1 Я Э I IX О I \ .С) Ф)Л Ф ! * — -4! М 4 I О 1 ftl 9 1 У 1 О. I Я «l) 1 д I Л! I Я I 3 hC I ! 1 1 С3 3 ! ) 1 Э t 1 ! 1 сч ми) сч ми) оооьоîо а a a «a a ооооооо 1 I I I 1 1 l I 1 1 M«0 CO М ЩОЭ О ОООО Ь с с а а ОЬЬООО м«0«О МеосО а а а а с ООООРО CO М а СО М е СГ\ СЧ Ч) CO ° * ° л С» СЧ О» «Ч O N О N м м СЧ О ЛМОО МОО О а л а л а а a a« aс а ООт ООе»О« Ое. м сс««Г) м и) О) сч «ч ОООООООО О МЧ) СЛСЧ О Г- ЛО СО а л е О е-O -O С> и) О) а О> О о ь О е л с N СЧ «Ч СЧ СЧ СЧ N С \ «Ч М «ч м-О и) 0 л oo o> О «се О1 л >О ° СЧ ° I «О OL СГ> ОЪ и ъо с=е ° l CO LC> «О Ф оо м л N a л л -а М сч «ГЪ м 4 С > Lf) 4 Л CO Ч) еО О) О л сс> т М СЧ ° ОЪ Ч,) 3 «LA и) M СЧ «О СО « а л л д