Чугун Советский патент 1993 года по МПК C22C37/10 

Изобретение относится к черной метал- лур -ии, а именно к литейному производству, и мохет быть использовано в качестве материала г ри производстве отливок, обладающих высок чми эксплуатационными свойствами.

Для достижения высоких эксплуатационных свойств отливок в настоящее время используется большое количество различных комплексно легированных чугунов,

Использование для отливки тонкостенных деталей этих чугунов требует предотвращения отбела при кристаллизации, повышения их углеродного эквивалента. В то же время это приводит к снижению эффективности влияния легирующих элементов и резкому снижению прочностных свойств чугуна.

Известен чугун следующего состава. . |Углерод3,4-3.9

Кремний2,3-2,9

0,3-0.9

0,1-0,3

0,1-1,0

0,03-0,2

0,03-0,2

0,2-0,8

0,02-0,1

0,03-0,3

Марганец

Хром

Никель

Титан

Ванадий

Медь

Кальций

Редкоземельные

металлы

Недостатком такого чугуна является . резкое снижение прочностных свойству ростом его углеродистого эквивалента.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к за являе- м ому составу чугуна является чугун содержащий, мас.%:

Углерод2,9-3,5

Кремний1,7-2,7

Марганец0,3-0,8

Хром0.1-0,5

Никель 0,05-0,3

х| О

го

ь.

ON

Сл)

0.005-0,03

0,15-0,5

0,005-0,02

0.001-0,1

Остальное

Недостатком известного чугуна является невысокая гидроплотность, резкое снижение прочности при повышении его углеродного эквивалента.

Целью изобретения является повышений тйдроплртности и стабилизация прочностных свойств чугунов с различным углеродным эквивалентом.

Поставленная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, азот, ванадий, алюминий, железо, согласно изобретению дополнительно содержит фосфор, стронций и медь при следующем соотношении компонентов, мас.%: .

Углерод

Кремний

Марганец .. .

Хром. , h

Никель , Азот

Ванадий

Алюминий

Фосфор Стронций Медь Железо

2,9-3,5 1,7-2,7

о,з-о;8

0,1-0,5

0,05-0,3

0,605-0,3

0,05-0,30

0,001-0,1

0,1-0,2

0,001-0,01

0,15-0,9

Остальное

Введение в состав предлагаемого чугуна фосфора способствует повышению проч- ностных характеристик, что обусловлено измельчением эвтектического зерна и ростом сопротивления разрушению чугуна под действием тангенциальных составляющих внешних сил. Ввод стронция усиливаетдей- ствие фосфора, что связано с выделением фосфора в виде мелких включений тройной мелкозернистой фосфидной эвтектики. Это стабилизирует прочностные свойства чугуна при изменении углеродного эквивалент- на и повышает его гидроплотность. Для получения высококачественного чугуна верхнее содержание фосфора ограничивается 0,2%, так как при повышении его содержания свыше этого предела повы- шается пористость чугуна и ухудшается его гидроплотность. При содержании фосфора ниже нижнего предела это оказывает отрицательное влияние на заявляемые свойства.

Введение в состав заявляемого чугуна стронция наряду е измельчением первичного зерна чугуна, способствует уменьшению размеров графитовых пластин, что снижает зависимость прочностных свойств от углеродного эквивалента чугуна и повышает его

5 0 5 0

5

гидроплотность. Отмечено также, что введение в состав чугуна стронция в заявляемых пределах резко увеличивает благоприятное влияние на заявляемые свойства как фосфора,так и меди. Верхний предел содержания стронция ограничен возрастанием склонности чугуна к кристаллизации по метастабиль- ной схеме, что отрицательно сказывается на всем комплексе свойств чугуна, а при его со0 держании ниже нижнего предела резко снижается положительное влияние фосфора и меди.;. .....,., л .......

Введение в состав чугуна совместно со 1 стронцием и фосфором в предлагаемых пре5 делах меди обусловлено ее благоприятным влиянием на выравнивание прочностных свойств комплекснолегированного чугуна с различным углеродным эквивалентом. При содержании меди о заявляемом чугуне

0 меньше нижнего предела она не оказывает влияния на процесс кристаллизации чугуна и не сказывается на гидроплотности и прочностных характеристиках. Содержание меди больше верхнего предела экономически

5 нецелесообразно, так как при этом все заявляемые характеристики чугуна практически не улучшаются.

Пример. Чугуны по заявляемому 0 составу и составу прототипа выплавлялись в 50-кг индукционной печи и после перегрева до 1380°С разливались в песочно-глини- стые формы. Составы исследуемых чугуноп и их свойства представлены в таблице. На приготовленных образцах из исследуемых чугунов в соответствии с ТОСТ 1497-83 и ГОСТ 14019-80 определялись пределы прочности на растяжение и изгиб. Влияние химического состава чугуна на его гидроплотность изучали на цилиндрических образцах с толщиной 5 мм, в которые подавалась под дав/з- нием вода. По манометру фиксировалось давление, при котором на внешней стороне образца появлялась вода после выдержки образца под давлением в течение 5 мин.

Как видно из таблицы, увеличение в чугуне прототипе углеродного эквивалента с 3,47 до 4,4 ведет к резкому снижению прочностных свойств и гидроплотности, что выражается в уменьшении давления до появления гидротечи (образцы 1 и 2). Дополнительное введение в состав чугуна фосфора, стронция на верхнем и нижнем пределах (образцы 3,4) позволяет повысить гидроплотность чугуна и снизить зависимость его прочности от углеродного эквива- лента. Изучение микроструктуры этих чугунов показывает, что металлическая основа из них полностью перлитная с мелкими включениями фосфидной эвтектики. Графитовая составляющая представлена в виде мелких пластин. При снижении содержания фосфора, меди и стронция ниже предлагае- мрго нижнего предела (образец б) или выше верхнего предела (образец 7) наблюдается (с нижёние давления ДО появления) гидро- и резко падают прочностные свойства чугуна.-. : .

Из данных таблицы следует, что состав п зед/1агаемого чугуна обеспечивает повы- шение гидроплотности и прочности чугуна пзи повышенном углеродном эквиваленте, ч1 о обеспечивает повышение рабочих характеристик тонкостенных отливок.

Использование изобретения позво- лит повысить качество тонкостенных отливок; снизить металлоемкость изделий; повысить эффективность влияния легирующих элементов: снизить количество литейного брака; повысить износостой- кость отливок.

Формула изобретения Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, ванадий, азот, алюминий, железо, отличающийся тем, что, с целью повышения гидроплотности и стабилизации прочностных свойств чугуна, он дополнительно содержит фосфор, стронций и медь при следующем соотношении компонентов, мас.%:

- 2.9-3,5;

-1,7-2,7;

- 0,3-0,8;

-0,1-0,5;

- 0,05-0,3;

- 0,005-0,03:

-0,05-0,3;

-0,001-0,1;

-0,1-0,2;

-0,001-0.01:

-0,1-0,9;

- остальное.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения качественных отливок, обладающих высокими эксплуатационными свойствами. Чугун содержит, мас.%: углерод 2,9-3,5; кремний 1,7-2,7; марганец 0,3-0,8; хром 0,1-0,5; никель 0,5- 0,3; азот 0,005-0,03; ванадий 0,05-0,3; алюминий 0,001-0,1; фосфор 0,1-0.2; стронций 0,001-0,01; медьО,1-0,9; железо остальное. Чугун обладает повышенной гидроплотностыо и стабильными прочностными свойствами