Чугун Советский патент 1992 года по МПК C22C37/08 C22C37/10 

Изобретение относится к металлургии, в частности к изысканию износостойких чу- гунов, выплавляемых в индукционных печах и используемых для изготовления литых деталей металлургического оборудования

Цель изобретения - повышение ударо- устойчивости и эксплуатационных свойств. Поставленная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, алюминий, хром, никель, кальций, титан, медь, фосфор и железо, дополнительно содержит азот при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод2,8-3,8

Кремний1,2-2,2

Марганец0,5-1,5

Никель0,02-0,4

Хром0,03-0,7

Алюминий 0,03-0,18

Медь0,06-0,30

Титан0,02-0,10

Фосфор0,05-0,12

Кальций0,002-0,008

Азот0,04-0.12

ЖелезоОстальное

Азот связывает алюминий, титан и хром в нитриды и карбонитриды, повышая дисперсность структуры, механические свойства, удароустойчивость и эксплуатационную стойкость. Его влияние на удароустойчи- вость и эксплуатационные свойства начинает сказываться с концентраций 0,04%. При увеличении его содержания более 0,12% повышается концентрация неметаллических включений по границам зерен, снижаются характеристики удароустойчивости, пластических и эксплуатационных свойств.

Введение меди обусловлено микролегирующим влиянием на матрицу и измельчением включений графита, что повышает пластические свойства, удароустойчивость и эксплуатационную стойкость При содержании меди до 0,06% измельчение структурных составляющих и повышение удароустойчивости и эксплуатационной стойкости недостаточны, а при увеличении концентрации более 0,3% снижается однородность структуры и ухудшаются эксплуатационные свойства и стабильность упругопластических свойств

(Л

а

XI

ел ю ю

Фосфор повышает отбел, литейные, технологические и эксплуатационные свойства, однако при увеличении его концентрации более 0,12% снижаются характеристики удароустойчивости, стабильности структуры и эксплуатационных свойств. При его концентрации до 0,05% технологические и эксплуатационные свойства недостаточны.ч

Содержание основных компонентов (углерод 2,8-3,8%, кремний 1,2-2,2%, марганец 0,5-1,5% и хром 0,03-0,7%) принято в обычных для литейных чугунов концентрациях, не снижающих удароустойчивость, а содержание алюминия (0,03-0,18%), титана (0,02-0,10%) и никеля (0,02-0,4%)оказывает модифицирующее влияние и повышает удароустойчивость, механические и эксплуатационные свойства сплава. При их концентрации менее нижних пределов модифицирующий эффект недостаточен, а прочностные и эксплуатационные свойства низкие. При1 увеличении их концентрации выше верхних пределов снижаются однородность структуры и механические свойства

Кальций также оказывает модифицирующее влияние, но он плохо растворяется в металлической основе, поэтому его концентрация ограничена 0,008%. Нижний предел содержания кальция обусловлен ухудшением компактности фаз и неметаллических включений в чугуне при более низких концентрациях кальция, что снижает упругоп- ластические и эксплуатационные свойства,

Плавку чугунов проводят в электрических печах большой емкости. Перегрев расплава в печи 1400-1450°С. Присадку меди, легирующих добавок и ферросплавов проводят в печь в конце плавки. Модифицирование чугуна силикокальцием и продувку азотом проводят в ковше, Температура расплава при заливке песчано-глинистых литейных форм составляет 1340 -1380°С.

В табл. 1 приведены химические составы чугунов.

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, дополнительное введение в состав чугуна азота позволяет

повысить удароустойчивость в 1,18-1,3 раза и эксплуатационную стойкость в 1,2-1,35 раза.

0

5

0

Формула изобретения Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, алюминий, хром, никель, кальций, титан, медь, фосфор и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения удароустойчивости и эксплуатационных свойств, он дополнительно содержит азот при следующем соотношении компонентов, мас.%:

5

0

Углерод

Кремний

Марганец

Алюминий

Хром

Никель

Медь

Титан

Фосфор

Кальций

Азот

Железо

2,8-3,8

1,2-2,2

0,5-1,5

0,03-0,18

0,03-0,7

0,02-0,4

0,06-0,30

0,02-0, 10

0,05-0,12

0,002-0,008

0,04-0,12

Остальное

Таблица 1

Использование: для изготовления деталей металлургического оборудования. Чугун содержит, мас,%: углерод 2,8-3 8; кремний 1,2-2,2, марганец 0,5-1,5, никель 0,02-0,4, хром 0,03-0,7, алюминий 0,03-0,18; медь 0,06-0,3; титан 0,02-0,10, фосфор 0,05-0,12; кальций 0,002-0,008; азот 0,04-0,12 и железо остальное. Износостойкость чугуна 0,82- 1,12 г/км, эксплуатационная стойкость 700 смен 2 табл.

Примечание В известном чугуне состава 1 дополнительно содержались сера в количестве 0,07 % и церий - 0,02 % В предложенном чугуне они исключены, так как повышают концентрацию неметаллических включений по границам: зрен и снижаютудароустойчивость и эксплуатационныесвойства.

Т а б л и ц а 2