Чугун Советский патент 1992 года по МПК C22C37/08 

Изобретение относится к металлургии, в частности к составам высокопрочных серых легированных чугунов.

Известен чугун 1, следующего химического состава, мае. %:

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Никель

Ванадий

Молибден

2,5-4,0

0,5-2,6

не более 1,0

0,15-1,5

0,25-2,0

0,1-0,4

0,25-2,0

0,15-0,5

0,25-2,0

Остальное

Бор

Медь

Железо

Недостатком данного чугуна является недостаточно высокая износостойкость и прочность, а также высокая его себестоимость, что значительно сужает область его использования.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является чугун 2, содержащий, мае. %:

Углерод3,0-3,4

Кремний1,0-1,2

Марганец0,4-0,8

Хром7,5-9,5

Молибден 0,6-0,8

Никель0,2-0,4

Ванадий2,0-2,4

Вольфрам0,6-0,8

Кобальт1,6-3,0

Титан0,08-0,15

ЖелезоОстальное

Недостатком данного чугуна является его низкая прочность и термостойкость, что

VJ

О

со сл о сл

снижает эксплуатационные свойства отливок.

Целью изобретения является повышение прочности и термостойкости чугуна.

Поставленная цель достигается тем, что известный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, ванадий, кобальт, титан и железо, согласно изобретению дополнительно содержит галий и германий при следующем соотношении компонентов, мае. %:

Углерод2,5-4,5

Кремний1,5-3,6

Марганец0,3-1,5

Хром0,4-3,2

Никель0,2-1,1

Ванадий0,01-0,05

Кобальт0,01-0,2

Титан0,05-0,5

Галлий0,0005-0,005

Германий0,0005-0,001

ЖелезоОстальное

Выбор пределов содержания элементов в предлагаемом чугуне связан с особенностями их влияния на процесс кристаллизации. Содержание хрома в заявляемых пределах обеспечивает кристаллизацию в отличие от чугуна-прототипа по стабильной схеме без выделения свободного цементита, что повышает термостойкость чугуна.

Пределы содержания ванадия и титана выбраны с учетом их совместного влияния с хромом на образование в структуре чугуна сложных карбидов, способстующих упрочнению и повышению заявляемых свойств. Повышение содержания ванадия и титана выше верхнего предела приводит к отбелу чугуна и снижению заявляемых свойств.

Пределы содержания в чугуне никеля и кобальта обусловлены их совместным влиянием с карбидообразующими элементами на структуру чугуна. Заявляемые пределы никеля и кобальта обеспечивают эффективное противодействие отбеливающему влиянию хрома, ванадия и титана при их содержании на верхнем пределе. Введение в состав чугуна в заявляемых пределах галлия и германия, проявляющих при взаимодействии с другими компонентами донорные свойства, способствует нейтрализации отрицательного влияния карбидостабилизирую- щих элементов на термостойкость чугуна. Кроме того, данные элементы способствуют получению в чугуне равномерной структуры без структурно свободного цементита, что повышает прочность свойства. При содержании галлия и германия ниже предлагаемого нижнего предела их влияние на заявляемые свойства резко снижается, а при содержании данных элементов выше

верхнего предела они способствуют выделению в структуре чугуна свободного феррита, что снижает прочность и термостойкость чугуна.

5Сопоставительный анализ заявляемого

технического решения с прототипом показал, что данный состав чугуна отличается от известного введения новых компонентов, а именно: галлия и германия. Таким образом,

0 заявляемое техническое решение соответствует критерию новизна.

В процессе исследования заявляемого технического решения по научно-технической и патентной литературе не выявлены

5 источники, содержащие в совокупности признаки, отличающие данное техническое решение от прототипа. Известно введение в состав чугуна галлия 3. Использование галлия в известном решении позволило по0 высить чистоту и улучшить обрабатываемость чугуна. Однако применение этого элемента в сочетании с другими компонентами в известном составе не обеспечивает ему таких свойств, которые они проявляют

5 в заявляемом решении, а именно повышение прочности и термостойкости. Таким образом введение в чугун галлия и германия позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию

0 существенные отличия.

Пример, Для экспериментальной проверки заявляемого состава были выплавлены 6 составов чугунов (табл.). Чугуны выплавлялись в 200 кг индукционной печи.

5 После расплавления чугуна в печи и перегрева расплава до температуры 1400°С заливались цилиндрические заготовки диаметром 50 мм и длиной 400 мм в земляные формы. Из данных заготовок изготавли0 вались образцы для испытания на прочность в соответствии с ГОСТ 1497-73. Термостойкость определяли путем подсчета термических трещин на образцах диаметром 15 мм и высотой 15 мм после серии из

5 100 термоциклов, проводившихся по режиму: нагрев до 800°С, выдержка 15 минут и охлаждение в воде.

Как следует из полученных данных ос- держание ингридиентов в предлагаемых

0 пределах (2-4) обеспечивает чугуну повышение прочности на растяжение более чем в 1,6 раза и термостойкости более чем в 1,4 раза по сравнению с чугуном-прототипом. При содержании ингредиентов в чугуне ни5 же нижнего предела (5) и выше верхнего (6) происходит резкое снижение предела прочности и термостойкости.

Изучение свойств предлагаемого чугуна показало, что при содержании ингридиентрв в предлагаемых пределах он характери

Изобретение относится к металлургии, в частности к составам высокопрочных серых легированных чугунов. Сущность изобретения: чугун содержит углерод, кремний, марганец, хром, никель, ванадий, кобальт, титан и железо. Новым является дополнительное введение в чугун галлия и германия при следующем соотношении компонентов, мае. %: углерод 2,5-4,5; кремний 1,5-3,6; марганец 0,3-1,5; хром 0,4-3,2; никель 0,3- 1,1; ванадий 0,01-0,05; кобальт 0,01-0,2; титан 0,05-0,5; галлий 0,0005-0,005; германий 0,0005-0,001; железо - остальное. Использование чугуна позволяет повысить служебные свойства чугуна: 0 257-288 МПа, термостойкость (количество термических трещин, шт) 21-25. сл с