Высокопрочный чугун Советский патент 1985 года по МПК C22C38/10 

1

00

Изобретение относится к металлургни, в частности к разработке составов высокопрочного чугуна для производства ответственных машиностроительных отливок.

Цель изобретения - повышение пластичности и ударной вязкости при сохранении уровня прочности.

Содержание элементов и механические свойства высокопрочного чугуна приведены в табл. 1 и 2.

Углерод в пределах 3,4-3,8 обеспечивает хорошие литейные и механические свойства сплава. Нижний предел углерода 3,4% обуславливается необходимостью исключения структурносвободного карбида в матрице чугуна. Увеличение концентрации углерода выше 3,8% нежелательно, так как при этом ухудшается форма графита, наблюдается его флотация и т.д.

Концентрация кремния 1,6-2,4% обеспечивает, получение благоприятного сочетания пластических и прочностных свойств чугуна. Нижний предел .по кремнию установлен исходя из требования исключения отбела в отливках, верхний предел установлен исходя из требования низкого легирования феррита кремнием и таким образом повышения пластичности ВЧШГ, при этом повьш1аются и прочностные свойства. Таким образом, выбранные сочетания углерода и кремния являются оптимальными. Недостаточно высокое содержание кремния, который охрупчивает феррит, компенсируется несколько завьш1енным содержанием углерода, при этом обеспечивается высокая пластичность и прочность чугуна.

Ограничение по содержанию марганца (0,1-0,3%) установлено исходя из требования достижения высокой пластичности и ударной вязкости и желательности получения ферритной матрицбт. Нижний предел обеспечивает сохранение прочности ВЧШГ. Вьш1е верхнего предела содержания .(0,3%) наблюдаестя отрицательное его влияние на пластические свойства чугуна. Магний в приведенных концентрациях (0,04-. 0,06) обеспечивает получение шаровидного графита при различном содержании серы в исходном расплаве. По мере повьпиения последнего необходимо повьшение содержания магния.

Алюминий при концентрациях его 0,01-0,05% способствует повышению прочности чугуна, снижает склонность к кристаллизации по металстабильной диаграмме. Эффект упрочнения проявляется при концентрациях 0,01%. Повышение его содержания вьш1е 0,05% может привести к- появлению окисных пле и снижению значений ударной вязкости

Содержание РЗМ цериевой группы в количествах 0,005-0,05 положительно сказывается на сфероилизации графита и измельчении его включений. Нижний предел содержания церия обусловлен необходимостью получения шаровидной формы графита в отливках. Верхний - 0,03%, ухудшение при больших концентрациях формы графита (эффект перемодифицирования) и возможность появления карбида в отливках. Как показывают эксперименты никель является легирующим элементом, повышающим прочность железо-углеродистого сплава за счет растворения в чугуне в значительных количествах. Кроме того, он снижает склонность чугуна к кристаллизации по металстабильной диаграмме. При этом наблюдается отсутствие значительной его ликвации, т.е. равномерное распределение. Нижний предел (0,2%) установлен исходя из достижения достаточно высокого уровня прочности ВЧШГ. При превьшгении верхнего (0,6%) дальнейшее повышение механических свойств не наблюдается.

Концентрация вредных примесей в количестве: фосфора до 0,05%, серы до 0,02%, хрома до 0,05% установлены исходя из необходимости обеспечения высоких пластических свойств ВЧШГ.

Пример. В качестве шихты используют чистые шихтовые материалы,- стальная высечка и литейный чугун рафинированный, ферросплавы; магния, РЗМ цериевой группы, магния, технически чистые алюминий и никель. Содержание примесей не превышает указанного предела. После перегрева до 1420 С чугун доводится по химическому составу и затем модифицируется в ковше, магнием, церием с помощью соответствующих ферросплавов.

Таблица 1

ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, магний, редкоземельные элементы и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения пластичности и ударной вязкости при сохранении уровня прочности, он дополнительно содержит никель при следующем соотношении компонентов, мае. %: 3,4-3,8 Углерод 1,6-2,4 Кремний 0,1-0,3 Марганец 0,04-0,07 Магний ,05 Апкнминий Редкоземельные (Л 0,005-0,05 элементы 0,2-0,7 Никель Железо Остальное