Чугун Советский патент 1987 года по МПК C22C35/00 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к составам высокопрочных чугунов, и может быть использовано для изготовления высококачественных отливок, полученных сфероидизирующим модифицированием расплава чугуна ваграночной плавки и предназначенных для работы в условиях динамических наг.рузок. Цель изобретения - повышение динамической прочности и работы зарождения трещин при ударном нагружении чугуна,

Предлагаемый чугун содержит компоненты в следующем соотношении, масД Углерод3,2-3,7

Кремний2,8-3,3

Марганец0,2-0,8

Хром0,05-0,2

Титан0,01-0,05

Церий0,0.05-0,02

Барий0,01-0,03

Магний0,04-0,07

Алюминий 0,001-0,01 Медь0,05-0,2

Никель0,05-0-, 4

Лантан0,004-0,01

Неодим0,001-0,01

Празеодим 0,001-0,01 ЖелезоОстальное

Примеси, мае. %: сера до 0,03, . фосфор до 0,05.

Ввод в состав чугуна бария- обеспечивает кристаллизацию сплава по стабильной диаграмме, предотвращая образование структурно-свободных карбидов и способствует увеличению феррит ной составляющей в структуре чугуна, повышая тем самым его вязкостные свойства. Нижний предел содержания бария (0,01%) обусловлен получением не менее 40% феррита, верхний (0,03%) ограничен полной ферритизацией металлической основы при содержании стабилизирующих элементов (Мп, Сг, Си) на нижнем уровне, а кремния на верхнем. Динамическая прочность чугуна в данном случае снижается.

Следует также отметить высокую рафинирующую способность бария, особенно применительно к чугуну ваграночной плавки, содержащего повышенное количество примесей (S до 0,1%, Р до 0,05%) и газов.

Связывая примеси и газы в устойчивые химические соединения, барий способствует частичному удалению их из расплава, при этом очищаются границы зерен, что является важным, так как неметаллические включения, располагаясь по границам зерен, тормозят движение дислокаций при пластической деформации металла, вызывая его разрушение.

Применение редкоземельных элементов Nd, La и Рг основано также на их

рафинирующем действии и особенно эффективно для чугуна ваграночной плавки. При этом Nd, La и Рг в отличие от Ва переводят S и другие примеси из участков, расположённых по границам

зерен, непосредственно внутрь зерна, в процессе кристаллизации создают дополнительные центры графитизации.. Кроме того, Nd,La и Рг также,как и Се, способствуют сферолитной кристаллизации графита, увеличивая время действия сфероидизирующего модифицирования, что очень важно для действующего производства. Нижнее ограничение по La, Nd и Рг (0,004, 0,001,

0,001%) соответственно связано с малой эффективностью их действия. Верхний предел (0,01, 0,01, 0,01%) соответственно обусловлен увеличением степени переохлаждения, и опасностью

их отбеливающего действия на чугун. Действие этих элементов особенно эффективно при совместном их вводе, устраняется зерноограниченная сегрегация фосфора, снижается микроликвация кремния в ВЧШГ, что положительно сказьгаается на показателях динамической прочности и работы зарождения трещин.

Пример. Выплавка сплавов

предлагаемого состава осуществляется дуплекспроцессом: вагранкд с кислой- футеровкой - индукционный тигельный миксер.

.В качестве щихтовых материалов

нспользуют литейные чугуны, отходы стали, возврат собственного производства, ферросплавы и специальные присадки. Получение необходимой концентрации по углероду в чугуне достигается варьированием состава ме- таллозавалки. Доводку по содержанию кремния, марганца, хрома, титана осуществляют присадкой в завалку ферросилиция ФС45, ферромарганца

ФМн75, феррохрома ФХ650, ферротита- на Ти1.

Легирующие добавки присаживают после доводки сплава по химическому

3

составу непосредственно в индукционном тигельном миксере.

Барий, лантан, неодим и празеодим вводят в ковш перед выпуском металла из печи для последующей сфероидизи- рующей обработки, в виде-Si Ва (15%) и мишметалла МЦ-40. Усвоение Si Ва составляет 60%, редкоземельных металлов цериевой группы из мишметалла МЦ-40 70-90%. Сфероидизирующую обработку производят при 1420°С лигатурой ЖКС-2 в реакционной камере литейной формы.

Пробы для изготовления образцов на механические испытания отливали в сырой песчаной форме (тип П). Затем из них вырезают стандартные образцы сечения 10 х 10 х 55 мм без надреза для испытаний на ударный изгиб. Ударные испытания проводят на ротационном копре типа РСО с осцил- лографированием процесса разрушения, позволяющем с помощью диаграмм разрушения оценить работу зароткдения трещин и динамическую прочность исследуемых сплавов.

По данной технологии выплавляют пять составов предлагаемого сплава (на нижнем, среднем, верхнем, а так- .же ниже нижнего и выше верхнего пределов содержания ингредиентов) и известный сплав.

Предлагаемый состав чугуна имеет более высокую динамическую прочность и работу зарождения трещин по сравнению с известным сплавом.

Оптимальный состав чугуна, мас.%;

Углерод3,45

Кремний3,05

Марганец 0,5

Хром0,13

Титан0,03

Церий0,012

Магний0,055

Алюминий 0,005

Медь0,12

Составитель Н.Шепитько Редактор Т.Петрушева Техред м.Моргентал Корректор В.Бутяга

Заказ 3455/30 Тираж 604Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1328400

Никель

Лантан

Неодим

Празеодим

Барий

Железо

Примеси, мае. %;

Сера

Фосфор

0,22

0,007

0,005

0,005

0,02

Остальное

До 0,03 До 0,05

Предлагаемый чугун может быть использован при производстве ответственных отливок из высокопрочного чу- Гуна, работающих в условиях динамических нагрузок применительно к деталям семейства тракторов ДТ-75 (опора задняя, башмак и т.д.).

Формула изобретения

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, титан, церий, магний, алюминий, медь, никель, барий, неодим, лантан, празеодим и железо, отличающийс-я тем, что, с целью повышения динамической прочности и работы зарождения трещин при ударном нагружении чугуна, он содержит компоненты в следующем соотношении, мае. %:

5

0

5

Углерод Кремний Марганец Хром Титан Церий Магний Алюминий Медь Никель Барий Неодим . Лантан Празеодим Железо

3,2-3,7 2,8-3,3 0,2-0,8 0,05-0,2 0,01-0,05 0,005-0,02 0,04-0,07 0,001-0,01 0,05-0,2 0,05-0,4 0,01-0,03 0,001-0,01 0,001-0,01 0,004-0,01 Остальное

Изобретение относится к области литейного производства, в частности к составам высокопрочных чугунов, и может быть использовано при производстве ответственных отливок, работающих в условиях высоких ударных нагрузок. В качестве исходного расплава для получения высокопрочного чугуна используется чугун ваграночной плавки. Целью изобретения является повышение динамической прочности и работы зарождения трещин. Предложенный чугун содержит компоненты в следующем соотношении, мае. %: углерод 3,2 - 3,7; кремний 2,8-3,3; марганец 0,2 - 0,8; хром 0,05-0,2; титан 0,01-0,05 церий 0,005-0,02; магний 0,04-0,07; алюминий 0,001-0,01; медь 0,05-0,2; никель 0,05-0,4; лантан 0,004-0,01; неодим 0,001-0,01; Празеодим 0,001- 0,01; барий 0,01-0,03; железо остальное. Преимущество чугуна предлагаемого состава состоит в наличии комплекса элементов: бария,неодима, лантана и празеодима, которые наряду с ферритизирующим эффектом (барий) обеспечивают чистоту сплава по границам зерен, предотвращая тем самым охрупчивание при ударных нагрузках. Предлагаемое техническое решение можно принять при производстве отливок из высокопрочного чугуна с повышенной динамической вязкостью разрушения, применительно к деталям семейства тракторов ДТ-75 (опора задняя, башмак). с СЛ