Легированнный чугун Советский патент 1976 года по МПК C22C37/04 

1

Изобретение относится к области металургии и литейного производства, в частности к изысканию чугунов с повышенными упруго-пластическими свойствами.

Известен чугун следующего химическог состава, вес.%:

Углерод3,25-3,75

Кремний2,0 -2,6

Марганец0,2 -0,6

Никель0,5-1,5

Медь0,1 -0,5

ЖелезоОстальное С 1.

Чугун в качестве примесей может содержать до вес.% серы до 0,16 вес фосфора и магния.

Известный чугун имеет прочностныб свойства на низком уровне. Кроме того, высокое содержание марганца способствует получению низких пластических свойств и ударной вязкости, что недопустимо при и;зготовлешш тонкостенных отливок.

Известен чугун следующего химического состава вес.%:

Углерод3,8 - 4,5

Кремний3,5 - 4,2

До 0,8 0,1 - 2,6 ОД - 1,5, До 0,1 3,5 - 4,5 , До 0,05

Редкоземельные металлы до О, О о

ЖелезоОстальное 2

В качестве примесей чугун содержит до 0,1 вес,% серы,до 0,15 вес.% фосфора. Однако отмечаются низкие значения относительного удлинения и ударной вязкости. При использовании данного чугуна для изготовления тонкостенных (5-8 мм) отливок в микроструктуре металла наблюдается большое количество цементита, что прочностные и пластические свойства чугуна. Получение необходимых физико-механических свойств чугуна возможно только после длительного отжига. При этом наблюдается искажение геометрических размеров вследствие значительного коробления отливок.

Известен также легированный чугун следующего химического состава, вес.%: 3,4 - 3,8 Угнерод 1,8 2,4 Кремний 0,7 - 1,2 Марганец ОЛ - 1,8 Никель 0,2 0,5 ОДо.. 0,4 0,3 - 1,1 Молибден ,з Алюминий 0,04-0,08 Магний Редкоземслышю металлы0,005-0,0 ЖелезоОстальное Значительное содержание марганца, х мл п молибдена позволяет нолучить пер ную микроструктуру в отливках с толст сечением. Низкое содержание в чугуне кремния и меди приводит к получению св бодное тру ктурнот-о цемента в отливках с токовыми сечениями стенок. Однако от мечается низкое значение пластических свойств и ударной вязкости. Для повышения пластических свойств и удариой вязкости предложен легирован ный чугун, содержащий углерод, кремний марганец, никель, медь, молибден, магни редкоземельные металлы, в который доп нительно введен BOjibdjpaM :-i стродщий пр следзющем соотношенки компонентов, ие 3,2 -.1,5 .У гперод Кремний .-..О -3,2 0,05-0,35 Марганец 0,5 -3,0 Никель 0,3 -2,5 0,О1 -0,3 Молибден 0,015-0,OG Магний Редкоземельные металлы0,005-0,08 Вольфрам0,01 -0,8 Стронций0,О1 -0,2 ЖелезоОстальное Содержание в члтуне углерода и крем ния на нижнем пределе возможно при ег использовании для изготовления толстостенных отливок в присутствии в чугуне на верхнем пределе медл и стронция и на. нижнем пределе молибдена и вольфрама. Верхние пределы по содержанию угл да и кремния используются для чугунов, применяемых для изготовления тонкостен ных отливок, в микроструктуре которых желательно иметь не менее 30% феррит Содержание марганца в чугуне данного состава не должно превышать 0,35%. Пр большем его содержании чугун имеет уд нение не более 1,5% и низкую ударную вязкость. Нижний предел по марганцу оп деляется его содержанием в исходных ш товых материалах, Никель вводят в чугун для повышения пруго-пластических свойств. Его содерание больше 0,5% берется ввиду того, то при меньшем содержании повышение войств незначительно. Содержание никея больше 3% и ввод в чугун молибдена вольфрама в количествах, близких к верхему пределу, в микроструктуре чугуна псггучается бейнитная структура, поэтому г удержание никеля ограничивается 3%. /1едь вводят для повышения физико-механических свойсШ чугуна и является частачным заменителем никеля. Содержание меди меньше 0,3% мало влияет на 1ушкро- структуру и свойства металла, а ее ввод больше 2,5% экономически нецелесообразен. Молибден и вольфрам вводят для повышения прочностных свойств чугуна в литом и термообработанном состоянии. Нижний предел по содержанию молибдена выбирается в случае использования в составе чугуна никеля,, меди и вольфрама на верхнем пределе, а верхний предел определяется экономической эффективностью его использоЕШ-1ИЯ, Вольфрам на нижнем пределе применяется при использовании в чугуне молибдена и никеля на верхнем предепе. В то же время максимальное содержание вольфрама используется при минимальном количестве в чугуне молибдена. Стронций в состав чугуна вводят как сильный модификатор и для ликвидации получения структурносвободного цементита в микроструктуре чугуна в тонких сечениях отливок. Стронций на нижнем пределе используется г(ри содержании в чугуне углерода и кремния на верхнем пределе и при использовании чугуна для товления толстостенных отпивок. Верхний предел по содержанию стронция используется при изготовлении тонкостенных отпи- вок. Содержание магния и редкоземельных металлов зависит от остаточного содержания в чугуне серы и стронция. Нижний предел по содержанию магния возможен при максимальном содержании в чугуне редкоземельных металлов. Максимальное содержание редкоземельных металлов возможно при минимальном содержании магния. Содержание серы и фосфора минимальное. Их количество определяется составом исходных шихтовых материалов и равно: сера 0,005-0,03 вес.%; фосфор 0,01-ОД вес.%, Химический состав и механические свойства известных чугунов 1 - За,а также предложенного чугуна приведены в табл. 1, В табл. 2 приведены физико-механические свойства чугуна в питом состоянии. В табл. 3 приведены физико-механические свойства в термообработанном состоя5Режим термообработки: нагревают до 760-780°С, выдерживают 8-10 час, охлаждают со скорсзстью 20°С/час до 620 С и выдерживают при этой температуре 3-4 час.

Углерод Кремний Марганец Никель Алюминий Молибден Ванадий Вольфрам Стронций Магний Фосфор Остальное Остальн Железо

Та блица 1. 0,06 0,014 0,03 0,06

54-59 51-54 50-52

42-46 40-43 40-42

1,5-3,2 2,5-3,8 3,0-4,0

1,8-3,1 2,2-3,4 2,5-3,6

46-5245-5042-45

38-4035-3833-35

7,5-9,0 4,0-8,0 8-12

2,5-4,5 2,5-5,04,0-6,0

Как видно из дашшхх таблиц относитепыкое удлинение и вязкость у предложенного чугуна выше, чем у известных как в питом, так и в термообработанном состояниях. Зто можно объясш1ть получением в мшфоструктуре чугуна более мел8 Таблица 2.

53-5958-63

41-4545-51

3,0-4,54,2-4,8

3,0-4,33,6-5,1

Таблица 3.

46-52 52-56

37-40 40-44

8-15 8-17

5-7,06-1О,О

кого, и равномерно расроложенного в поле шлифа шаровидного графита, улучшением его формы н получением мелкоз ввстой первичной структуры металлической матрицы, бдагодфя вводу в состав чугуна стров ция и вольфрама. 9 Формула иаобретения Легированный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, медь, мо- либден, магний, редкоземельные металлы и железо, отличающийся тем. что, с целью повышения пластических свойств и ударной в$1зкости он дополнигельно содержит вольфрам и стронций при следующем соотношении компонентов, вес, %; Углерод3,2-4,5 Кремний2,0 - 3,2 Марганец0,05- 0,35 Никель0,5 - 3,0 Медь0,3 - 2,5 Молибден0,01- О,3 53 8051 10 Магний0,015-0,06 Редкоземельные металлыО,ОО5-0,08 Вольфрам0,01 -О,8 5 Стронций0,01 -0,2 ЖелезоОстальное Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Патент ФРГ № 1213621, МКл . Ю40в 37/04, 31.03.63. 2. Авторское свидетельство СССР № 322394, МКл. С 22 С 37/00, 30.11.71. 3. Авторское свидетельство СССР 15№ 377393, МКл. С 22 С 37/00 17.О4.73.