Высокопрочный чугун Советский патент 1990 года по МПК C22C37/00 

Изобретение относится к мет аллур- гии, в частности к разработке составов высокопрочного чугуна.

Цель изобретения - повышение предела прочности при растяжении, а также ударной вязкости и износостойкости при сухом трении в интервале температур 20-600°С.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Выбор граничных пределов содержания компонентов в чугуне предлагаемого состава обусловлен следующим.

Дополнительное введение нитридов алюминия в количестве 0,05-0,15 мас.% микролегирует и измельчает металлическую основу, стабилизирует структуру и механические свойства, повышает стабильность износа и упруго-пластических свойств. При содержании нитридов алюминия до 0,05 мае. стабильность структуры и ударная вязкость недостаточны, а при их увеличении более 0,15 мас. повышается содержание в структуре неметаллических включений, снижается ударная вязкость и износостойкость.

Введение бора в количестве 0,02- 0,06 мас.% обусловлено ег.о высокой химической активностью .и способностью очищать границы зерен в структуре чугуна, упрочнять его, повышая сопротивляемость износу, ударную вязкость и эксплуатационную долго- вечность. При концентрации бора до 0,02 мас.% его влияние как поверхностно-активного модификатора проявляется слабо и стабильность механисл

00 сл

00

tc

ческих свойств и износа недостаточна При увеличении концентрации бора более 0,06 масД снижается однородность структуры чугуна, отмечается выделение боридов по границам зерен, что снижает стабильность износа, упруго-пластических и эксплуатационных свойств.

Введение кислорода и связывание серы и титана в оксисупьфиды титана повышает стабильность структуры, Е1Ы- зывая.дробление сульфидной эвтектики, измельчает структуру, повышая износостойкость и ударную вязкость. Увели- чение концентрации оксисульфидоз титана более 0,35 масД снижает однородность структуры, повышает содержание неметаллических включений по границам зерен, усиливает процессы лик- ,вации и коагуляции и склонность чугу- |на к хрупкому разрушению. При сниие

НИИ концентрации оксисульфидов менее 0,05 масД укрупняется структура чугуна , повышается содержание ферри а и снижаются характеристики износостойкости и упруго-пластические свойства .

В предлагаемом чугуне содержание

основных компонентов принято в коли-

мествах, масД: углерод 2,7-3,7, кремний 2,5-3,5- марганец 0,1-0,4, которые обеспечивают снижение дефектов в отливках и повышение стабильности структуры, износостойкости чугуна и упруго-механических свойств.

Магний (0,02-0,08 мас,%) и церий {0,005-0,009 мае Л} содержатся в чугуне в количествах, обеспечивающих высокий фактор формы графита и. не снижающих ударную вязкость, износостойкость и служебные свойства. Исключение из состава чугуна церия приводит к образованию в чугуне дефекто структуры типа черных пятен и снижению стабильности механических свойст Узеличение содержания магния и церия выше верхних пределов повышает их угар, повышает содержание неметаллических включений и интерметаллида

типа CeFe2, что снижает стабильность механических свойств. При концентрации магния и церия ниже нижних пределов их модифицирующий эффект недостаточен.

Пример. Плавку чугуна проводили в индукционных печах из шихты, включающей возврат прессового цеха, литейные коксовые чугуны ЛК-2 и ЛК-3,

передельных рафинированных чугунов, ферробора ФБ1 и карбюризатора. Рафинирование расплава производят кальцинированной содой. Перегрев расплава в печи при рафинировании 1480-1500 С. После рафинирования расплав продувают кислородом в течение 0,3-3,0 мин и микролегируют нитридами алюминия. Модифицирование чугуна производят в разливочных ковшах лигатурой КМ-7 и ферроцерием. Разливку металла в литейные формы производят при liizo c.

В табл, 1 приведены химические составы чугунов опытнь1х плавок. Оп-, ределение состава чугуна проводили методом дифференцирования химического анализа сталей и сплавов, содержа.- щих нитриды, окислы и оксисульфиды. Качественный анализ структуры высокопрочного чугуна проводили металлографическим методом. I Механические свойства чугунов опытных плавок приведены в табл. 2, Испытания на ударную вязкость проводят на трех образцах размером 11 10 55 мм с У образным надрезом, а ис- пыта1-1ие на растяжение - на образце 0 1 О мм..

Как видно из табл. 2 предлагаемый высокопрочный чугун благодаря дополнительному вводу бора, нитридов алюминия, а также содержания оксисульфидов титана повышает предел прочности, при растяжении в 1,14-1,21 раза, ударную вязкость в 1,21-1,31 раза и износостойкость в 1,49-2,25 раза.

40 Формула изобретения

Высокопрочный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, магний, церий, -титан, серу и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения предела прочности при растяжении, а также ударной вязкости и

износостойкости при сухом трении в интервале температур 20-600 С, он дополнительно содержит нитриды алюминия, бор и кислород, связанный с титаном и серой в оксисульфиды, при следующем соотношении компонентов, мас,:

Углерод2,7-3,7

Кремний2,5-3,5

Марганец0,1-0,4

Магний0,02-0,08

Церий0,005-0,009

Таблица 2

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве отливок из высокопрочного чугуна. Цель изобретения - повышение предела прочности при растяжении, а также ударной вязкости и износостойкости при сухом трении в интервале температур 20-600°С. Чугун содержит, мас.% : C 2,7-3,7

SI 2,5-3,5

MN 0,1-0,4

MG 0,02-0,08

CE 0,005-0,009

B 0,02-0,06

оксисульфиды титана 0,05-0,55

нитриды алюминия 0,05-0,15

FE остальное. Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна бора, нитридов алюминия, а также содержание в нем TI, S и O 2 в виде оксисульфидов титана позволяют повысить предел прочности при растяжении в 1,11-1,21 раза, ударную вязкость в 1,21-1,31 раза и износостойкость в 1,49-2,25 раза. 2 табл.