Ковкий чугун Советский патент 1988 года по МПК C22C37/10 

41

to

Изобретение относится к металлургии и может быть применено при производстве отливок, работающих в условиях низких температур. Цель изобретения - повышение пластических свойств при отрицательн ь1х температурах. Новый чугун содержит, мас.%: С 2,2-2,9; Si 0,8-1,2; Мп 0,3- 0,6; V. 0,03-0,57,- А1 0,Q2-0,03; Ва :0,12-0,28; BN 0,02-0,05; Bi 0,001- .0,005 и Fe остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна Ва, BN и Bi обеспечивает повышение пластичности (при -40 и ) в 3,0-3,6 раза и удароустойчивостй при -40 и -60 С в 2,5-9,8 раза. 2 табл. € W

ел

со

Изобретение относится к металлуррии, в частности к разработке соста- ов чугуна для отлива, работающих в условиях низких температур и ди- |намических нагрузок.

I Цель изобретения - повышение плас |тических свойств при отрицательных температурах.

Введение бария в количестве 0,12- ;.0,28 мас,% повышает стабильность : структуры (после графитизирующего I отжига) в широком интервале низких Iтемператур и компактность (фактор формы) углерода отжига, уменьшает содержание неметаллических включений и загрязненность границ зерен, склонность к расслоению, увеличивает сопротивляемость чугуна напряжениям И знакопеременным динамическим на- I грузкам, что обеспечивает повышение, I ударной вязкости и пластичности при I низких температурах. При концентра- 1 ции бария менее 0,12 мас.% повьшения стабильности структуры и пластически свойств чугуна при отрицательных температурах не достигается, а при по- вьшении содержания его более, 0,28 мае.% отмечается усиление графитизирующего влияния бария на струк туру металла, выделение графита в литом металле и снижение пластичес- ких свойств как при обычных, так и при отрицательных температурах.

Вис,мут введен в качестве отбеливающего-компонента в количестве 0,00 0,005 мае.%, измельчающего структуру литого и отожженного металла,увеличивающего стабильность механических свойств и способствующего повышению выносливости и ударно-усталостной прочности в условиях знакопеременных нагрузок и пластических свойств при отрицательных температурах. Нижняя концентрация висмута принята от содержания (0,001 мас.%), при котором исключается образование в литом металле свободного графита, а верхний предел концентрации ограничен содержанием (0,005 мас.%), вьш1е которого увеличивается загрязненность границ зерен и хрупкость белого чугуна, существенно удлиняется цикл графитизирющего отжига и снижаются пластичност и динамическая прочность.

Нитриды бора введены для повьш1е- ния скорости графитизации в процессе отжига и стабильности структуры ковкого чугуна в отливках, изме льчения

«« j; 2П 25 ,Q

- 50

55

40

структуры и повышения пластических свойств ковкого чугуна при отрйца- . тельных температурах. Нижний предел концентрации нитридов бора принят от содержания (0,02 мас.%), при котором отмечается заметное повьшиение отжигаемости и пластических свойств, и ограничен концентрацией (0,05 мас.%), выше которой увеличивается содержание неметаллических включений по границам зерен, что снижает ударную вязкость и удароустойчивость при отрицательных температурах. .

Содержание углерода, марганца и кремния принято, исходя из опыта производства ковкого чугуна для отливок ответственного назначения, работающих в условиях, отрицательных температур . Верхние концентрации углеро- да и кремния ограничены содержаниями, исключающими образование свободного графита в отливках и обеспечивающими повышенные пластические свойства при отрицательных температурах. При увеличении концентрации марганца более 0,6 мас.% усиливается тормозящее влияние на графитизацию, увеличивается количество перлита и снижаются пластические свойства ковкого чугуна. При снижении их концентрации менее нижних пределов повьш1ается загрязненность металла сернистыми и другими неметаллическщу1И включениями и снижаются стабильность структуры и механические свойства, а также . увеличивается склонность металла к хрупкому разрушению.

Микролегирование ванадием в количестве 0,03-0,57 мас.% повьш1ает хладостойкость, трещиностойкость.и механическую прочность,- способствует повышению пластических свойств при отрицательных температурах. При концентрации ванадия менее 0,03 мас.% его влияние незначительное, а при концентрации более 0,57 мас.% снижается отжигаемость, стабильность, структуры и механических свойств, особенно при отрицательных температурах.

Пример. Опытные плавки чугу- нов доэвтектического состава проводили дуплекс-процессом в вагранка- дуговой электрической печи. В качестве шихтовых материалов использовали передельный коксовый чугун, стальной лом, феррованадий и ферромарганец. При выпуске чугуна из вагранки

Чугун

Химический состав, мас.%

Марганец | Ванадий Алюминий Барий Нитриды

бора

Углерод

Кремний

2,5

0,9

0,3

угун

Временное сопротивление, МПа

Относительное удлинение,Z при

-40 С Г -60 С

Ударная вязкость,Удароустойчивость,

МДж/м, при

60°С

-Ao c-j-e

циклов, при. -40° с I -60° С

Известный

редлоенный

2 3

4

455

482 498 522

3

8

10

9

6

8 7

0,5

0,022

Остальное

Таблица 2

вязкость,Удароустойчивость,

при

60°С

j-e

циклов, при. -40° с I -60° С

Ударно-усталостная долговечность,тыс.

.SyE522x SES--

-40 С Г

0,19

86

0,5 186 0,62 248 . 0,6 236

14

t08 138 137

28-33

44-46 48-51 47-50

20-23

31-34 37-40 36-39