Чугун Советский патент 1990 года по МПК C22C37/10 

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке состава чугуна для отливок, работающих в условиях отрицательных температур.

Цель изобретения - повышение предела прочности при растяжении, а также усталостной и ударно-усталостной долговечности.

Нитриды иттрия служат центрами кристаллизации, способствуют измельчению структуры, повышению ударно- устойчивости и антифрикционных и эксплуатационных свойств при отрицательных температурах. При концентрации нитридов иттрия до 0,04 мас.% измельчение структуры повышение антифрикционных свойств и эксплуатационной стойкости при отрицательных температурах недостаточно, а при

концентрации нитридов иттрия более 0,12 мас.% снижается ударно-устойчи- вость, стрела прогиба и сопротивляемость износу при трении, что снижает эксплуатационную стойкость.

Сурьма перлитизирует матрицу, очищает границы зерен и повышает износостойкость .твердость,эксплуатационные и антизадирные свойства. Ее содержание определено опытным путем и ограничено концентрацией (0, 02 мае.%), ниже которой износостойкость, эксплуатационные и антизадирные свойства низкие, а при концентрации сурьмы более 0,08 мас.% снижаются стойкость против пробуксовки, технические свойства, ударно-усталостная долговечность и эксплуатационная стойкость.

Q1

|

зэ

Введение церия в количестве 0,002- 0,05 мас.% обусловлено стабилизирующим влиянием на величину твердости, его высокой химической активностью и модифицирующей способностью, что повышает ударную вязкость стабильности структуры и служебных свойств при отрицательных температурах. Увеличение концентрации церия более 0,05 мас.% увеличивает отбел и твердость в тонких сечениях и на поверхности отливок, снижает эксплуатационную стойкость, а при содержании до 0,002 мае.% он концентрируется в графите и не оказывает существенного влияния на твердость и стабильность структуры и служебных свойств при отрицательных температурах.

Введение кальция в количестве 0,002-0,018 мас.% уменьшает брак по пористости, измельчает и стабилизирует структуру, очищает границы зерен от неметаллических включений, улучшает фактор формы графита, что обеспечивает существенное повышение ударной вязкости, стабилизации твердости, ударно-усталостной долговечности и служебных свойств при отрицательных температурах. При содержании кальция до 0,002 мас.% модифицирующее и стабилизирующее влияние проявляется слабо, износостойкость при отрицательных температурах и эксплуатационная стойкость недостаточны, а при повышении концентрации кальция более 0,02 мас.% увеличивается количество неметаллических включений, снижается плотность и стабильность твердости в отливках шкивов, что снижает эксплуатационную стойкость чугуна при отрицательных температурах.

Алюминий поддерживает удароустой- чивость, антифрикционные и пластические свойства на высоких уровнях, способствует повышению стабильности служебных свойств литых изделий при отрицательных температурах. При концентрации алюминия до 0,002 мас.% антифрикционные и служебные свойства недостаточны, а при увеличении концентрации более 0,15 мас.% увеличивается пористость, снижаются эксплуатационные свойства и износостойкость при отрицательных температурах

Содержание основных компонентов (углерод 2,6-3,2 мас.%, кремний 1,6- 2,0 мас.& и марганец 0,1-0,1 мас.%)

0

5

0

5

0

5

0

5

принято на основании практики производства антифрикционных чугунов с повышенной сопротивляемостью к задирами, износостойкостью и эксплуатационными свойствами при отрицательных температурах.

Магний является упрочняющей микродобавкой и эффективным поверхностно- активным модификатором, способствующим повышению антифрикционных и эксплуатационных свойств при отрицательных температурах. При концентрации его до 0,003 мас.% повышение износостойкости, эксплуатационных и антифрикционных свойств недостаточно, а при концентрации магния более 0,016 мас«% повышается концентрация неметаллических включений и снижаются характеристики антифрикционных свойств, ударяо-усталостной долговечности и эксплуатационной стойкости при отрицательных температурах.

Пример. Плавки антифрикционных чугунов проводили дуплекс-про- .цессом: вагранка - дуговая электрическая печь с перегревом до - , в качестве шихтовых материалов использовали литые и передельные чугуны, чугунный и стальной лом, нитриды иттрия, металлическую сурьму, ферроцерий, силикокальций, алюминий АЛ91 и лигатуру ЖКМК-5. Модифициро-. вание чугуна смесью из силикокальция, нитридов иттрия, металлической сурьмы, ферроцерия, алюминия и лигатуры ЖКСК-5 производили при Й20-1 ЙО°С. Разливку чугуна в литейные формы осуществляли при 1350-1400°С.

В табл. 1 прикедены химические составы чугунов опытных плавок.

Усвоение микролегирующих и модифицирующих добавок составило, % нитриды иттрия церий 73; сурьма 7, кальций 68, магний 47. Определение содержания компонентов в чугуне проводят методами дифференцированного химического анализа.

В табл, 2 приведены механические и эксплуатационные свойства чугунов опытных плавок, полученные по стандартным методикам на образцах и технологических пробах.

Как видно из табл. 2, дополнительный ввод в состав чугуна нитридов ит

ТрИЯ И СУРЬМЫ ПОЗВОЛЯеТ ПОВЫСИТЬ tfl

в 1,15-1,20 раза,усталостную прочность в 1,15-1,9 раза и ударноПредло

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве чугунных отливок, работающих при отрицательных температурах. Цель изобретения - повышение предела прочности при растяжении, а также усталостной прочности и ударно-усталостной долговечности при температурах от -10 до -50°С. Новый чугун содержит, мас.%: C 2,6-3,2

SI 1,6-2,0

MN 0,1-0,4

AL 0,002-0,15

CE 0,002-0,05

CA 0,002-0,018

MG 0,003-0,016

нитриды иттрия 0,04-0,12

SB 0,01-0,08

FE остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна нитридов иттрия и SB повысил σ в в 1,15-1,20 раза, ударно-усталостную долговечность в 1,10-1,22 раза и усталостную прочность в 1,15-1,49 раза. 2 табл.

Временное сопротивление при растяжении, МПа 550 Усталостная прочность, МПа:

при -10 С320

-30°С265

-50°С202

Ударно-усталостная долговечность, цикл

при -10°С935

-30°С672

-50°С265

Эксплуатационная стойкость в условиях износа , ч

при -10°С2295

-30°С1180

-50°С920

Относительная износостойкость (эталон АЧС-5)2,3

3.88 1)18 МО 332 268 396 233 252 275

1060 1120 1260 740 795 820 380 405 420

3120 3537 3890 2380 2515 2730 1710 1870 1930