Чугун Советский патент 1988 года по МПК C22C37/06 

Од N9

I . Изобретение относится к металлургии, в частности к изысканию чугунов применяемых для изготовления отливок автомобильных и тракторных машин, ра ботающих в условиях низких температу (-90)-(-100°С) ;в районах Крайнего Севера и Сибири,

Целью изобретения является повыше fme механических свойств чугуна при емпературах до -100 С,

Чугун содержит углерод, кремний, марганец, хром, магний, кальций, ЗМ, барий, ванадий, титан, лантан и литий и железо при следующем соот- ношении компонентов, мас.%: Углерод3,0-3,8

Кремний2,0-2,8

Марганец0,1-0,5

Хром0,01-0,1

Ванадий 0,001-0,1 Титан0,01-0,05

Лантан0,01-0,05

Литий0,001-0,1

Барий0,01-0,1

Кальций 0,005-0,2 Магний0,02-0,06

РЗМ0,005-0,05

Железо.Остальное

I Дополнительное введение в состав х|угуна ванадия и титана вызывает мик- 1|олегирование ферритной матрицы чугу- ria. Одновременно микроприсадки вана- Дия и титана способствуют увеличению исла эвтектических зерен структуры И совместно с модифицирующими при- с|адками лития, лантана и редкоземель- ф1х металлов активно воздействуют на п|овышение хладостойкости, ударной вяз к|ости и пластичности чугуна при отри- Нательных температурах. При вводе 0,001 мас.% ванадия и верхнем п|ределе содержания кремния и марган- uja, несмотря на высокие показатели п|рочности, ударная вязкость и плас- т1ичность чугуна при отрицательных тем п ературах сшшаются. Ввод в состав ч|угува более 0,1 мас.% ванадия способствует появлению в структуре проч- карбидных включений, трудно раст- в римьпс в зернах чугуна, что вызьгоа- eJT понижение его хладостойкости.

Наличие в составе чугуна менее OjjOl мас.% титана при содержании лан- тЦна 0,01 мас.% и редкоземельных ме- 0,01 мас.% не способствует с|охранению хладостойкости чугуна при П|онижении температур до (-110 С), в состав чугуна более 0,05 мас.%

Q

5

0

5

о Q с

0

5

титана при наличии в нем повышенного содержания хрома, марганца и кремния отрицательно сказывается на получении однородного мелкозернистого феррита , что приводит к понижению относительного удлинения и ударной вязкости при отрицательных температурах.

Дополнительное введение в состав чугуна лития в количестве 0,001- 0,1 мас,% и 0,01-0,05 мас.% лантана совместно с редкоземельными металлами, кальцием и магнием способствует глубокому раскислению чугуна, удалению из него таких вредных газов, как водород, азот, что способствует повышению его хладостойкости. Литий в составе чугуна резко снижает отрицательное влияние водорода на хладостой- кость. Его незначительные присадки, как и лантана, приводят к изменению строения структуры, чугуна, вызывают получение мелкозернистой структуры, по границам зерен которой не располагаются такие отрицательно действу- ющие на хладостойкость элементы,как водород, азот, кислородj сера и «фосфор , при наличии в чугуне менее 0,001 мас.% лития и менее 0,1 мас.% лантана их действие на сохгГанение ударной вязкости при низких температурах не проявляется. Ввод в состав чугуна более 0,1 мас.% лития и более 0,05 мас.% лантана при наличии в составе таких поверхностно-активных элементов, как РЗМ до 0,05 мас.% и магния до 0,06 мас.% приводит к их остаточной концентрации в основном по границам зерен, что вызывает снижение ударной вязкости и относительного удлинения чугуна при низких тем- перятурах.

Низкое содержание в составе известного чугуна марганца (0,1- 0,5 мас.%) и хрома (0,01-0,1 мас.%) вызвано тем, что повышенное содержание этих элементов отрицательно сказывается на величинах ударной вязкости при отрицательных температурах.

Наличие в сос.таве известного чугуна никеля (0,3-0,6 мас.%) и меди (0,3-0,6 мас.%) приводит к неоднородности и неравномерности их распределения в структуре чугуна, особенно по границам зерен, что проявляются на резком снижении ударной вязкости и пластичности при низких температурах.

Поэтому не рекомендуют проводить легирование этими элементами высокопрочных чуГунов, работающих при низких температурах.

Магний (0,002-0,06 мас.%), кальций (0,005-0,2 мас.%), РЗМ (0,005- 0,05 мас.%) в составе чугуна являются элементами-модификато|)ами, способствующими получению шаровидной формы графита в чугуне вместо пластинчатой.

Углерод и кремний в составе чугуна являются графитизаторами, способствующими получению отливок без отбе- ла.

в составе чугуна в количестве 0,01-0,1 мас.% также как и магний, кальций, РЗМ, является сильным элементом-модификатором, способствующим де- сульфурации, дефосфорации, дегазации чугуна и образованию шаровидной формы графита. Барий совместно с РЗМ способствует нейтрализации вредного влияния фосфора на хладостойкость чугуна. Даже при содержании фосфора ме- нее 0,05% в чугуне он способен ликвидировать в тепловых узлах отливки, что вызывает охрупчивание металла.

При присадке в чугун менее 0,01 мас.% бария его действие как десульфуратора и модификатора почти не проявляется. Ввод его в чугун более 0,1 мас.% приводит к получению грубых выделений графита и крупнозернистой структуры, вызывающих резкое падение ударной вязкости при низких температурах.

Пример. В лабораторных и опытно-промышленных условиях проведены плавки по получению предлагаемого состава чугуна и его исследования. Предлагаемый состав чугуна получают путем выплавки исходного чугуна с последующим его модифицированием комп« лексными модификаторами, содержащими мас.%: магний 5-10, кальций 3-15; барий 0,1-5; РЗМ 0,4-4; кремний 40-60, остальное железо. Необходимые присадки лития вводят в состав в виде металлического лития, присадки лантана - в виде РЗМ-лигатуры, содержащей лантан.

0

5

0

5

0

ющие образцы для определения прочности на разрыв и ударную вязкость.

Химические составы выплавленных чугунов приведет) в табл. 1, механи- ческие свойства чугунов и их структура - в табл. 2,

Хладостойкость чугуна определена по величине ударной вязкости чугуна при понижении температуры до -100 С. Испытания чугуна проводят после термической обработки (ферритизирующе- го отжига).

Исследование микроструктуры чугунов показали, что в предлагаемом составе чугуна на образцах 5, 10, 30, 60 мм отсутствовали структурно-свободные карбида.

Ударная вязкость предлагаемого чугуна при низких температурах (до -100°с) на 10-20% выще, чем известного состава, а относительное удлинение соответственно вьше на 20-30%. Предел прочности на разрыв примерно сохраняется на одном уровне.

Использование предлагаемого чугу на за счет повышения его хладостой- кости на 10-20% увеличивает надежность и долговечность работы машин в условиях эксплуатации Крайнего Севера и Сибири.

Формулаизо

б р

л

е Т е н И Я

35

40

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, барий, кальций, магний, редкоземельные металлы и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения механических свойств чугуна при отрицательных температурах, он дополнительно содержит ванадий, титан, лантан, литий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

45

50

Изобретение относится к области металлургии, в частности к изысканию чугунов, применяемых для изготовления отливок автомобильных к тракторных машин, работающих в условиях низких температур (до ) .Целью изобретения является повышение механических свойств чугуна при отрицательных температурах. Предложенный чугун содержит, мас.%: углерод 3,0- 3,8; кремний 2,0-2,8; марганец 0,1- 0,5; хром 0,01-0,1; барий 0,01-0,1; кальций 0,005-0,2; магний 0,02-0,06; редкоземельные металлы 0,005-0,05; ванадий 0,001-0,1; титан 0,01-0,05; лантан 0,01-0,05; литий 0,001-0,1; железо - остальное. Использование предложенного чугуна позволяет увеличить надежность и долговечность работы машин в условиях эксплуатации Крайнего Севера и Сибири. 2 табл. (П

Для исследования структуры чугуна, механических свойств, хладостойкости, заливают образцы диаметром 5, 10, 30, 60 мм трефовидные и клиновидные пробы, из которых вырезают соответству55

а

а

X

с ю и н