Чугун Советский патент 1985 года по МПК C22C37/10 

СО

е

Эд Изобретение относится к металлур гии, в частности к составам высокопрочных чугунов и может найти широкое применение при производстве машиностроительных Деталей, Целью изобретения является повьш ние механических свойств и снижение склонности к отбелу. Пример. Для получения известного и предлагаемого сплавов приготавливались 4 состава чугунов: один - известный при среднем содержании компонентов (см.табл.1), три предложенного при нижнем, среднем и верхнем содержании компонентов. Плавка чугунов производилась в индукционной печи с кислой футеровкой на базе возврата ваграночной плавки. Содержание примесей серы составляло 0,03%, хрома 0,07%. После перегрева до 1420°С чугун модифицировался в ковше магнием, церием, алюминием, титаном, ниобием и танталом с помощью соответствующих. ферросплавов. Введение в состав чугуна церия в количестве 0,01-0,03% способствует получению правильной шаровидной форьб 1 графита в отливках при значительных колебаниях вредной примеси серы в исходном расплаве до 0,06%. Нижний предел содержания церия (0,01%) обусловлен необходимостью получения шаровидной формы графита в отливках, верхний (0,03%) ограничен ввиду ухудшения при больших кон центрациях церия формы графита (эффект перемодифицирования). Концентрация кремния (6-2,4%) способст вует кристаллизации сплава по стабильной диаграмме состояния без структурно-свободного цементита. Нижний предел по кремнию (1,8%) уст новлен исходя из требования исключе ния отбела в отливках, верхний (2,4 обусловлен ухудшением пластичности сплава вследствие образования легированного феррита. Апюминий при кон центрации (0,05-0,10%) способствует првьшению прочности чугуна. Благоприятное сочетание прочности и плас тичности достигается при содержании меди ol- 0,03% до 0,3%. Весовое соот ношение РЗЖ содержащей лигатуры (0,01-0,03%) обусловлено необходимостью обеспечения равномерности структуры и свойств в элементах от06ливки. Введение титана (0,01-0,05%) способствует улучшению механических свойств за счет образования сложных нитридов этих элементов, препятствуя тем самым образованию структурно свободного цементита. Титан, кроме того, является десульфуратором. Десульфурирующее действие титана в чугуне значительно сильнее, чем марганца. Из-за большого сродства к сере и кислороду титан оказывает графитизирующее действие на чугун, образуя в сплаве компактный и пластинчатый графит. Введение в расплав церия приводит к полному устранению влияния титана на форму графита. Для снижения остаточного содержания магния сверх допустимого расплав продувают азотом. Отрицательное влияние остаточного азота компенсируется введением в расплав более сильных нитридообразователей (титан, ниобий, тантал), чем железо. Причем введение титана сверх 0,15%, ниобия сверх 0,08% и тантала 0,05% резко снижают механические свойства чугуна. Нижний предел этих элементов установлен экспериментально с учетом их благоприятного воздействия на структуру и свойства получаемого чугуна, снижение процентного содержания этих элементов влияет на образование формы графита и свойства выплавляемого чугуна. Структура предлагаемого чугуна имеет ферритно-перлитную металлическую матрицу и шаровидные включения графита. Для исследования свойств полученных сплавов заливались отливки с толщиной стенки 30 мм и пробы на отбел со сквозной щелью, установленные на стальную плиту. В табл. 2 приведены свойства известного и предлагаемого сплавов. Как видно из табл. 2, предлагаемый сплав обеспечивает более высокие механические свойства в отливках при содержании серы в исходном расплаве на уровне 0,02-0,06%. При этом он имеет меньшую склонность к отбелу в тонких сечениях отливок. Наиболее рациональными областями применения предлагаемого сплава являются нагруженные Детали тракторов и автомобилей, а также сельскохозяй-, ственных машин.

Таблица 1

ЧУГУН, содержащий углерод,, кремний, марганец, алюминий, , медь, магний, редкоземельные металлы, азот и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения механических свойств и снижения склонности к отбелу, он дополнительно содержит титан, ниобий, церий и тантал при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Известный

Средний

Таблица 2

50

220

20