Чугун Советский патент 1983 года по МПК C22C37/10 

О1

м ел

а Изобретение огносйгся к литейному производству, а именно к получению чу гуна с высокой конструкционной прочнос и вязкостью разрушения, оцениваё;мой к рическим коэффициентом интенсивности ряжения К(, и характеризующей способ ность материала сопротивляться хрупко му разрушению. Конструкционный чугун с вязкостью разрушения ( ) на уровне 300-у350 кгс-мм может быть использован при производстве отливок детале ответственного назначения взамен заго вок из углеродистой н низколегированн стали, имеющей вязкость разрушения (K на том же уровне с целью снижения доемкости изготовления деталей. Известен чугун CQ содержащий, ве ЗД-3,8 Углерод 2,3-3,2 Кремний 6,45-0,90 Марганец О,1-0,4 0,О1-О,1 Кальций Редкоземельные 0,003-0,1 металлы О,02-О,О8 Магний . 0,005-0,12 Стронций 0,005-0,20 Алюминий Остальное Железо Чугун имеет следующие свойства: Предел прочности при растяжений, кгс/мм 52,2-61,1 Относительное удлинение, %12, Ударная вяэкость, кгс м/см9,1-16,6 Твердость НВ, кгч:/мм 156-170 На чугуне данного состава опреде ляют значение вязкости разрушения (К 13О-170 кгс-мм . Недостатками данного чугуна являю ся низкие значения вязкости разрешения (КГ- ) и нестабидьность механич ких свойств, что ограничивает его исп зование в качестве конструкционного м териала взамен стали для иааелий oTB ственного назначеюш. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо результату является чугун 2, содер ший, вес. %: 1,8-3,6 Углерод 1,8-3,6 Кремний 0,1-0,4 Марганец 0,,О6 Магний Кальций 0,ОО1-О,05 Цирконий О,О1-О,10 :О,О5-О,5О Никель Медь О.О5-О,5О Иттрий 0,О01-ОДО Один из &П&ментов, выбранных из группы, содержащей церий, 0,01-0,15 лантан Железо Остальное Для замены углеродистой или низколегированной : стали в тажелонагружешалх изделиях ответственного назначешга требуются ч;угуны с более высокимт значениями вязкости разрушения ( ) Цель изобретения - повышение вязкости разрушения при сохранении прочности, пластичности и з дарной вязкости на высоком уровне. Указанная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, магний, кальций, цирконий, никель, медь, иттрий, по врайнвй мере один из элементр з, выданных из группы, содержащей церий или лантан, и железо, дополнительно содержит празеодим при следующем соотнои1:ении компонентов, мае. %; Углерод 1,8-4,0 Кремний 1,4-3,6 Марганец 0,1-0,4 О,О2-О,1О Магний 0,ОО1-0,О50 Кальций 0,ОО1-О,1бО Цирконий 0,02-0,50 Никель 0,О2-0,5О Меда . Иттрий 0,001-0,100 По крайней мере один из элементов, выбранньос из группы, содержашей церий, 0,01-0,15 лантан 0,О01-О,05О Празеодиъ Остельное Железо Для получения чугуна с высокой вяэтью разрешения, применяемого в тяонагруженных изделиях ответственного . начения, необходимо иметь в структур : большое количество графита правильШаровидной формы, минимального раза, равномерно расположенного в мегалеской основе, а также минимально 1 можное количество неметаллических ючений, Я злякш1ихся источником зарож ия микро трещин.

Получение указанной структуры возможно аа счет кокетлексного модифихтровання чугуна.

Введенне в расплав празеодима у&етчввает колнчеспо. центров кристаллизашт графита, способствует его иэмельченню и о6е(Я1ечивает равномерное распределение в металлической основе : &iiСокое сродство к кислороду и сере, обеспечивает очищение металла от твер ю аых примесей. Все это благоприятно сказывается на повышении вязкости разрзшения (Kj( ) и других механических свойств чугуна. Особенно эффектно местное влияние празеодима с иттрием, fs церием, лантаном и кальцием.

Введение иттрия в чугун увеличивает степень графитизапни чугуна, улучшает форму графита.

Церий .оказывает глобуляризукнцее 20 действие на графит.

Лантан и церий увеличивают количеств во центров кристаллиза1№и гоафига.

Кроме того, введенне в расплав указанных элементов к калышя основано на . 25 нх высоком сродстее к сере и кислороду, что благоприятно влияет на очищение граннд зерен от неметаллических включений и способствует полученню ста льных высо ких значений вязкости разрушения,прочное- jo

ти.пяастичности и ударной вязкости чугуна. : Применение циркония для комплексного

модифицирования способствует повышению степени графитизации чугуна и и; ъ{ельчению

включений графита. Кроме того, он увеличивает время действия модификатора, что делает технологический процесс и свойства чугуна более стабильными.

Чугун выплавляют в индукционной печи емкостью 6О jsr с основной футеро&кой. В качестве шихты используют стальные отходы, ф росплавы и спеииальг; ные присадки. Присадку празеодима в огтав чугуна осуществлягют лигатурой снликомишметалл марси-СИМИШ.-, ТУ 14141-39-72, содержащей 5-6% 1 . Лигату ру вводят в размельченном виде на дно разливочного ковша во время его наполнения расплавом чугуна, имеющим температуру 1350-1450 С. Время расгворения и усвоения празеодима из сплава составляет 0,5-2,О мин в зависнмости от емкости ковша.

Расход снликомишметалла дпя получе:ния храничных пределов кондентродийпраэе |одима в чугуне составляет 0,02-0,8% iOT массы жидкого расплава. : Механические свойства определяют на .офазцах, вырезанных из пробных брусков согласно ГОСТ 7293-79, вязкость , ;ра ушения оценивают методом I .-интеграла согласно РТМЗ-1419-SO. Чугун . : подвергают ферригизирующему отжигу.

Химнческий состав и механические свойства известного чугуна и предлагаемого приведены в таблице.

7-10575698 ,

Как вядно из гвблипы, преопш вемыйзаменить сгальш е отпивки, поковки и шгам

чугун имеет высокий уровень вязкости раэ-повкн отливками из высокопрочного чугуна

рушения ( ), высокие и стабильныесо значительным снижением трудоемкости

значения прочности, :1шастнчности; и удар- /изготовления деталей, ной вазкоств. 5 Замена сварно-литого стального эисИспользование предлагаемого конструк-прочного чугуна обеспечивает экрномиционного чугуна для производства отли-ческнй эффект 266 тыс. руб. в год за

вок, йогеытываюших в процессе эксплуата-счет снижения трудоемкости механичес«ии вьюокие статические и динамические, Юкой обработки, повышения коэффишента

нагрузки, значительно повышает их надеок-использования металла, снижения веса

ность в «ивсвяувтают и дает возможностьдетали.

центрикового вала цельнолитым из высок1

ЧУГУБ, содержащий углерод, кремний, марганец, магний, кальций, аирконнй, /никель, медь, iиттрий, по i 1фай ней мере один из элементов, выбранных из группы, содержащей церий или лантан, и железо, отличаюши йся тем, что, с целью повышения вязкости разрушения при сохранении прочности, пластичности и ударной вязкости на высоком уровне, он дсшолнитвпьво содержит празеодим при следующем соотношении компонентов, мае %:. i Углерод 1,8-4,0 Кремний 1,4-3,6 0,1-0,4 Магний О,02-О,1О {Кальций О,ОО1-О,05О О,О01-О,10О Цирконий Никель О,О2-0,5О Медь О,О2-О.5О 0,001-0,100 Итхрий По крайней мере один из элементов, выданных из группь, со(Л держащей , 0,01-0,15 лантан с Празеодим 0,001 -0,050 Осташ ное I Железо