Чугун Советский патент 1983 года по МПК C22C37/10 

со

CD

00

со Изобретение относится к металл гии, в частности к изысканию сост вов чугуна с высокими механическ свойствами. Известен чугун 1 следующего мического состава, вес.%: 2,1-3,3 Углерод 2,0-3,8 Кремний 0,1-0,8 Марганец 0,001-0,2 Хром 0,001-0,3 Никель 0,001-0,1 Алюминий И один или более элементов, выбранный из группы, содержащей стронций, церий, итрий, 0,01-0,1 лантан остальное Железо Однако известный сплав характ ризуется низкими механическими с ствами, кроме:того, высокое соде жание кремния, даже при минималь рекомендуемом его количестве в с ве, затрудняет получение толстос ных отливок (с толщиной более 15 из ковкого чугуна, так как в исх нсял белом чугуне выделяется перв Шй графит (отсер) . Наиболее близким к Предлагаем изобретению по технической сущно и достигаемому результату являет чугун С2 следующего химического . става, вес.: 1,7-2,9 Углерод 1,3-2,3 Кремний 0,2-0,5 Марганец 0,03-0,11 0,02-0,5 Алюминий 0,03-0,11 Сурьма Редкоземельные 0,03-0,1 металлы (РЗМ) ,05 Остальное Железо Однако известный чугун также имеет низкие механические свойст особенно ударную вязкость (200400 кДж/м), что обусловливается довольно высоким содер: анием сшю ния, который ухудшает форяигу угле да отжига и, особенно, наличием Nfti, которая в виде легкоплавких единений с серой, железом и друг элементами распределяется в осно по границам зерен, ухудшая механ ческие свойства чугуна. Цель изобретения - повышение ханических свойств чугуна. Эта цель достигается тем, что гун, содержащий углерод, кремний марганец, хром, алюминий , РЗМ, и железо, дополнительно содержит никель и кальций при следующем с ноДений компонентов, вес.%: 2,3-2,7 Углерод 1,0-1,7 Кремний 0,4-0,7 Марганец 0,07-0,4 0,005-0,02 Алкмйний 0,01-0,1 0,001-0,005 0,1-0,6 Никель 0,02-0,1 Кальций Железо Остальное Присадка необходимого содержания хрома и никеля обеспечивается использованием при плавке жидкого чугуна в составе шихтовых материалов отходов низколегированных марок сталей 40Х, 12ХНЗА и других. Введение никеля в пределах 0,10,6% позволяет микролегировать метёшлическую матрицу чугуна, способствует увеличению количества центров графитизации, осоебнно при- короткой по времени низкотемпературной обработке, ускоряет процесс диффузии углерода, повышает метастабильность цемента и этим способствует ускоренному отжигу чугуна с повыше«ным содержанием хрома. Введение кальция (0,02-0,1%) в жидкий чугун позволяет качественнее рафинировать металл, более полно использовать модифицирующее действие РЗМ, обеспечивает увеличение колиWecTBa центров графитиз.ации, получение значительной части даметаллических включений благоприятной округленной формы, очищение границ зерен от легкоплавких соединений и этим способствует повышению механических свойств и ускорению отжига белого чугуна на ковкий с повышенным содержанием хрома. . Хром, при его повьвленнс до 0,4% содержании, легирует сплав, улучшает форму углерода отжига и э.тим способствует повышению прочностных свойств ковкого чугуна. Тормозящее влияние хрома на процесс графитизации белого чугуна нейтрализуется введением в сплав никеля и кальция. Способ осуществляют следующим образом. Чугун выплавляют в индукционной высокочастотной электрической 300 кг печи. . . В качестве шихтовых М-териалов используют предельные и литейные чугуны, стальнрй лом, в состав которого входят наряду с углеродистыми сталями, низколегированные марки сталей 40Х и 20ХНЗА, ферромарганец и ферросилиций. Использование в шихте лома низколегированных марок сталей позволяет получить в сплаве необходимое количество хрома и никеля. Изменение содержания в сплава алюминия, бора, кальция, РЗМ, добиДаются вводом в разливочный ковш при его наполнении, алюминия, ферро бора, кальцййсодержащих материалов и РЗМ.

Образцы для механических испытаний заливают в песчаио-глинистые фор14ы при температуре жидкого металла 1420°С.

Чугун известного и предлагаемого составов отжигасвт на феррито-перлитовую структуру в электрической промьацлеяной проходной печи с ней-тральной атмосферой, с общим 120 ч. Первую стад11Ю графитиэациирсу1цествляют при 980-1000 с за 6 ч, вторую стадию графитизации - при. плавном охлаждении от 760 до. 720 С ,за 2,5 ч. Структура образцов отожженного чугуна имеет 60-65% перлита феррит и углерод отжига.

Химический состав предлагаемого и известного сплавов и их механи-. .ческие свойства после отжига прие дены . 1 и 2 соответствеинЬ.

По данным табл. 2 следует, что механические свойства (прочность, пластичность и ударная вязкость)

чугуна предлагаемого состава значительйо прешлшают эти свойства у известного чугуна. Увеличение содержания никеля более 0,6% и кальция более 0,1% экономически не целесообразно. Кроме того, возможно появление первичного графита (отсера) в чугуне, цтр отрицательно влияе на механические свойства ковкого чугуна. Предлагаемый сплав позволяет

0 использовать при плавке жидкого чугуна в состгше шихтовых материalroB отхода низколегированных марок сталей, не затрачивая средства на

5 сортировку стального лома и, что самое важное, использовать такие летрирующие элементы, как хром и никель, из шихтовых материалов дпя повьиения прочностных свойств отяиВОК из ковкого чугуна.

0

Годовой экономический эффект от В8ед| ения предлагаемого чугуна за гчет снижения веса отливок,- умень{цения их брака и использования деше .вых шихтовых катериалов при плавке

.составит 150 тыс.руб.

Т а б л и ц У Г .

ЧУГУН, содерхсащий углерод, кремний, марганец, хром, алюминий, :редкоземельные металлы, бор и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения механических СВОЙСТВ, он дополнительно содержит никель и кальций при следующем соотношении компонентов, вес,%: Углерод 2,3-2,7 Кремний 1,0-1,7 Марганец 0,4-0,7 Хром 0,07-0,4 Алюминий 0,005-0,02 Редко 3 емель вые 0,01-0,1 металлы i Бор 0,001-0,005 Никель 0,1-0,6 (Л Кальций 0,02-ОД Железо Остальное

1,7 1,3 0,2 О ,03 Известный 1 2 3 2,3 1,8 0,35 0,01 2,9 2,3 0,5 0,11 Предлага2,3 1,0 0,4 0,07 емый 4 2.61,4 0,5 0,20 2.71,7 0,7 0,40

Известный 1

450-480

Т а б h и ц а- 2 ,

350-400

5,0-5,4

170-180 0,03 0,001 0,03 - Остальное0,26 0,065 0,026 0,07 0,5 0,1 0,05 0,11 0,10 0,005 0,01 0,001 - 0,02 0,30 0,01 0,05 0,003 - 0,Р5 0,6 0,02 0,1 0,005 - 0,1