Высокопрочный чугун Советский патент 1982 года по МПК C22C37/00 

(54) ВЫСОКОПРОЧНЫЙ, ЧУГУН

Изобретение относится к металлургии, а именно к составам высокопрочных чугу нов, и может быть использовано при производстве ответственных машиностроитель ных отливок и нагруженных деталей автомобилей и тракторов. Известны высокопрочные чугуны, содержащие углерод, кремний, марганец, алюминий и другие легирующие элементы (медь, молибден, хром,никель). Указанные чугуны имеют сложный химический состав, достаточно высокие механические свойства при низком содержании серы в исходном расплаве. Однако свойства их нестабильны при более вььсоких концентрациях серы (свыше 0,02% Кроме того, эти чугуны имеют высокую склонность .к отбелу. Наиболее близким к предлагаемому является высокопрочный чугун С1 3 , содержащий, вес. %: Углерод 3,О - 4,5 Кремний0,5 - 1,8 0,1 - 0,6 Марганец О.ОЗ - 0,1 Магний 0,5-- 0,9 Алюминий Остальное Железо Известный чугун обладает высокой окалинрстойкостью и за счет содержания в нем магния обеспечивает получение шаровидной формы графита в отливках при содержании серы в исходном сплаве не более 0,О2%. При больших концентрациях серы Для сфероидизации графита увеличивают содержание магния до 0,1%. Однако и при этом полностью не достигается шаровиднйя форма графита, и чугун имеет недостаточную прочность, и особенно пластичность. Наблюдается также нестабилЕуность свойств в отливках вследствие появления в ник плен. Пониженная концентрация кремния не обеспечивает получение отливок сечением до 10 мм без структурно-свободного цементита, что ухудшает обрабатываемость отливок. Цепь изобретения - повьпиение механических свойств чугуна и снижение склонности его к отбепу. Указанная цепь достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, магний, влюмннкй и жепезо, допопнитепьно содержит церий при спедующем соотношении ингредиентов, вес. %: Угперод3,2 - 3,6 Кремний1 Марганец0,2 - 0,4 Магний0,03 - 0,07 Алюминий0,5-1,0ЦерийО,О1 - 0,05 Железо .Остальное Примеси: Сера . .До 0,06 ХромДо О,1 .r Введение в состав чугуна церия в количестве 0,01 - 0,05% способствует, полу чению правильной шаровидной формы графи та в отливках при значительных колебаниях вредной примеси серы в исходном расплаве до О,О6%. Нижний предел содержания дерия (0;01%) обусловлен необходимостью получения шаровидной формы гpaфита в отливках, верхний (0,О5%) - ухудшением при больших концентрациях церия формы графита (эффект перемодифицирования). Увел:гчение концентрации кремния (.1,9 - 2,2%) способствует кристаллизации сплава по стабильной диаграмме состояния без структурно-свободного цементита. Ниж ний предел по кремнию (1,9%) обусловлен требованиями уменьшения склонности к отбелу в отливках, верхний (2,2%) - ухуд шением пластичности сплава вследствие образования легированного феррита. цированием и легированием церием и алюминием. Предлагаемый чугун может быть использован для изготовления нагруженных деталей тракторов и автомобилей, а также 55 Алюминий при концентрациях 0,5-1,0 способствует повьпцению прочности чугуна. Углерод (3,2 - 3,6%) и марганец (0,2 - 0,4%) обеспечивают хорошие ли-. тейные и механические свойства. Магний в пределах 0,03 - 0,О7% приводит к кристаллизации графита в шаровидной форме. Структура предлагаемого чугуна имеет фаррито-перлитную металлическую матри|цу и шаровидные включения графита. В качестве шихты используют возврат литейного производства, ферросплава марганца, магния, алюминия и церия. Содержание примесей серы составляет 0,О5%, хрома 0,О9%. После перегрева до 1420С чугун модифицируют в ковше магнием, церием и алюминием с помощью соответствующих ферросплавов. Для исследования свойств сплавов залиЬают, отливки с толщиной стенки 30 мм и пробы на отбел со сквозной шелью, установленные на стальную плиту. В таблице приведены составы извест ного и предлагаемого чугунов и их свойства. Как видно из таблицы, предлагаемый сплав обеспечивает более высокие механические свойства в отливках при соцер жании серы в исходном расплаве на уровне 0,О2 - 0,О6%. При этом он имеет меньшую склонность к отбелу в тонких сечениях отливок.. Приготовление предлагаемого сплава может включать в себя плавку в кислой энергопечи, либо дуплекс-процесс вагранка - электропечь с последующим модифисельскохозяйственных машин.Ожидаемый экономический эффект (рассчитанный на примере -изготовления дисков кольчатошпорового катка) составляет свьш1е 2ОО тыс. руб. в год. 59851 Формула изобр/етения Выс окопрочный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, магний, алюмиНИИ и железо, отличающийся тем, что, с целью повьпиения механичес- s ких свойств и снижения склонности ко т белу, он дополнительно содержит иерий при следующем соотношении ингредиентов, .вес. %: Углерод3,2 - 3.6 to Кремний1,9 - 2,2 0.2 - 0,4 Марганец 0,03 - О.О Магний 0,5 - 1.0 Алюминий О,01 - 0,05 11ерий Остальное Железо Источники информации, инятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 55О454. кл. С 22 С 37/ОО, 1976.