BG67488B1 - Сферографитен чугун с повишени якостни характеристики - Google Patents

Сферографитен чугун с повишени якостни характеристики Download PDF

Info

Publication number
BG67488B1
BG67488B1 BG113140A BG11314020A BG67488B1 BG 67488 B1 BG67488 B1 BG 67488B1 BG 113140 A BG113140 A BG 113140A BG 11314020 A BG11314020 A BG 11314020A BG 67488 B1 BG67488 B1 BG 67488B1
Authority
BG
Bulgaria
Prior art keywords
мра
cast iron
strength
minimum
elongation
Prior art date
Application number
BG113140A
Other languages
English (en)
Other versions
BG113140A (bg
Inventor
Георги Рашев
Евстатиев Рашев Георги
Милен Свиленов
Соколов Свиленов Милен
Владимир Тодоров
Петров Тодоров Владимир
Георги Георгиев
Милев Георгиев Георги
Владимир Макавеев
Пеев Макавеев Владимир
Original Assignee
"Осъм" Ад
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by "Осъм" Ад filed Critical "Осъм" Ад
Priority to BG113140A priority Critical patent/BG67488B1/bg
Publication of BG113140A publication Critical patent/BG113140A/bg
Publication of BG67488B1 publication Critical patent/BG67488B1/bg

Links

Landscapes

  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Abstract

Изобретението се отнася до чугун със сфероидален графит с повишени якостни характеристики след отливане. Чугунът съдържа, в масови проценти: въглерод (С) от 2.8% до 3.8%; силиций (Si) от 2.4% до 4.8%; манган (Мn) до 0.25%; сяра (S) до 0.015%; фосфор (Р) до 0.05%; хром (Cr) до 0.05% и комбинация на един или няколко от елементите: бор (В) до 0.01%; цирконий (Zr) до 0.1%; кобалт (Со) до 0.5%; никел (Ni) до 0.4% и мед до 1.4%. Съдържанието на отделните комбинации е: Cu+Ni+B+Co+Zr от 0.070% до 1.50%. След отливане, чугунът притежава високи якостни характеристики, които по комплексен показател - якост по удължение (Rm х А, Мра %), могат да се групират в четири групи: Първа група - осигуряваща минимална якост 480 МРа и минимално удължение 20%, и комплексен показател (Rm х А), по-голям или равен на 9600, Мра %. Втора група - осигуряваща минимална якост 520 МРа и минимално удължение 16%, и комплексен показател (Rm х А), по-голям или равен на 8320, Мра %. Трета група - осигуряваща минимална якост 620 МРа и минимално удължение 12%, и комплексен показател (Rm х А), по-голям или равен на 7440, Мра %. Четвърта група - осигуряваща минимална якост 730 МРа и минимално удължение 4%, и комплексен показател (Rm х А), по-голям или равен на 2920, Мра %.

Description

Област на техниката
Изобретението се отнася за чугун със сфероидален графит, предназначен за получаване на чугунени отливки с повишени якостни характеристики. Високите якост и удължение позволяват използването му за изработка на детайли, работещи в условията на повишени натоварвания, в машиностроенето, автомобилната индустрия, железопътния транспорт и др., за изработка на корпусни детайли, зъбни колела, колянови валове, помпи, прокатни валове и други. Предложените състави са подходящи за получаване на сложни тънкостенни отливки.
Предшестващо състояние на техниката
Известни са различни състави за получаване на сферографитни чугуни, осигуряващи висок комплекс от якост и удължение, след отливане. Същите могат да се отнесат към две основни групи:
- състави за повишаване на якостта чрез легиране с различни по вид и количество легиращи елементи;
- състави за повишаване на якостта чрез издребняване големината на графитните включвания и увеличаване на броя им на единица площ.
Към първата група се отнасят състави на сферографитни чугуни, съдържащи основно: въглерод - от 2.3% до 3.8%; силиций - от 2.5% до 4.8%; манган - до 0.3%; сяра - до 0.015%; фосфор - до 0.05%; хром - до 0.05%. За повишаване на якостните характеристики чугунът се легира допълнително с никел - до 1.5%, кобалт - до 4%, молибден - до 1.0%, ниобий - до 0.4%, цирконий - до 0.1%, ванадий - до 0.3% и др. Основният недостатък на тези състави е, че осигуряването на висока якост е за сметка удължението или обратно (високо удължение и ниска якост) и използването на скъпи легиращи елементи.
Втората група от състави, осигуряващи висок якостен комплекс се основават на издребняване големината на графитните включвания и увеличаване на броя им на единица площ. Използват се наноразмерни модификатори или модификатори, съдържащи цирконий, церий, лантан и други редкоземни елементи. Броят на графитните включвания на mm2 е 300 и повече, което благоприятства хомогенизирането на лятата структура и получаването на съвместно висока якост и удължение.
Основен недостатък на тези състави са високите цени на наномодификаторите и сложната технология за въвеждането им.
Най-близко до предлагания състав са следните патентни описания:
№ 10 2019 100 390 DE, включва описание на следния състав: С - 3.5-4.2%; Si - 2.0-2.8%; Мп - 0.20.4%; Cu - О.1%-0.7%; Сг - до 0.15%. Съдържанието на групата от елементи в състава е Mn+Cr+Cu е от 0,431% до 1,09%, броят на графитните включвания е от 150 до 230 бр./mm2, а съдържанието на перлит е 30% до 85%.
US №: 9,822,433 включва описание на сферографитен чугун, съдържащ: С - 3,3 до 4,0%; Si - 2,1 до 2,7%; Мп - 0.20% до 0.50%); Cu - 0.20 до 0.50%. При получаването му се осигурява условието: Si / (Мп + Cu) да е от 4 до 5.5.
Предложените комбинации от химични състави осигуряват висок комплекс от якост и удължение, което се постига с регулиране скоростта на охлаждане от температурата на заливане до температурата на аустенитното разпадане и скоростта на самото разпадане.
Недостатък на тези състави е, че при тяхното производство е необходимо извършване на охлаждане с определена скорост.
Техническа същност на изобретението
Задача на изобретението е да се създаде сферографитен чугун с повишени якостни характеристики, който осигурява едновременно висока якост и относително удължение след отливане, без да е необходимо използване на специални модификатори или охлаждане с определени скорости.
Задачата се решава чрез подходящ подбор на химичен състав на чугуна. Сферографитният чугун има следния състав в масови проценти: въглерод (С) от 2.8% до 3.8%; силиций (Si) от 2.4% до 4.8%; манган (Мп) до 0.3%; сяра (S) до 0.015%; фосфор (Р) до 0.05%; хром (Сг) до 0.05% и най-малко един елемент от групата Cu+Ni+B+Co+Zr, чието общо съдържание е от 0.070% до 1.50%, останалото до 100% е желязо и неизбежни примеси. Съдържанието на отделните елементи е съответно: бор (В) до 0.01%; цирконий (Zr) до 0.1%; кобалт (Со) до 0.5%; никел (Ni) до 0.4% и мед до 1.4%. Съставът осигурява степен на евтектичност от 1.0 до 1.1.
След отливане, чугунът притежава якостни характеристики, които по комплексен показател - якост по удължение (Rm х А, Мра.%), могат да се групират в четири групи:
Първа група е чугун със сфероидален графит, съдържащ: въглерод (С) от 2.9% до 3.3%; силиций (Si) от 3.6% до 4.0%; манган (Мп) до 0.2%; сяра (S) до 0.015%; фосфор (Р) до 0.05% и елементите от групата Cu+Ni+Co+B от 0.07% до 0.6%, осигуряващ минимална якост 480 МРа и минимално удължение 20%, и комплексен показател (Rm х А) > 9600, Мра %.
Втора група е чугун със сфероидален графит, съдържащ: въглерод (С) от 2.9% до 3.3%; силиций (Si) от 3.8% до 4.2%; манган (Мп) до 0.2%; сяра (S) до 0.015%; фосфор (Р) до 0.05% и елементите от групата Cu+Ni+B от 0.07% до 0.6%, осигуряващ минимална якост 520 МРа и минимално удължение 16%, и комплексен показател (Rm х А) > 8320, Мра %.
Трета група е чугун със сфероидален графит, съдържащ: въглерод (С) от 2.9% до 3.3%; силиций (Si) от 4.0% до 4.6%; манган (Мп) до 0.2%; сяра (S) до 0.015%; фосфор (Р) до 0.05% и елементите от групата Cu+Ni+Zr от 0.07% до 0.6%, осигуряващ минимална якост 620 МРа и минимално удължение 12%, и комплексен показател (Rm х А) > 7440, Мра %.
Четвърта група е чугун със сфероидален графит, съдържащ: въглерод (С) от 3.4% до 3.8%; силиций (Si) от 2.4% до 2.8%; манган (Мп) до 0.25%; сяра (S) до 0.015%; фосфор (Р) до 0.05% и елементите от групата Cu+Ni+B+Zr от 1.20% до 1.5%, осигуряващ след отливане минимална якост 730 МРа и минимално удължение 4%, и комплексен показател (Rm х А) > 2920, Мра %.
Пояснение на приложените фигури
На фиг. 1 до фиг. 4 са показани структури на металната основа на различни състави на чугуна в проявено състояние.
Фигура 1. Структура на сферографитен чугун, осигуряващ минимална якост 480 МРа и минимално удължение 20%, и комплексен показател (Rm х А) > 9600, Мра %.
Фигура 2. Структура на сферографитен чугун, осигуряващ минимална якост 520 МРа и минимално удължение 16%, и комплексен показател (Rm х А) > 8320, Мра %.
Фигура 3. Структура на сферографитен чугун, осигуряващ минимална якост 620 МРа и минимално удължение 12%, и комплексен показател (Rm х А) > 7440, Мра %.
Фигура 4. Структура на сферографитен чугун, осигуряващ минимална якост 730 МРа и минимално удължение 4%, и комплексен показател (Rm х А) > 2920, Мра %.
Пример за изпълнение на изобретението
Предложеният чугун със сфероидален графит се получава в индукционна пещ и има състав: въглерод (С) от 2.8% до 3.8%; силиций (Si) от 2.4% до 4.8%; манган (Мп) до 0.3%; сяра (S) до 0.015%; фосфор (Р) до 0.05%; хром (Сг) до 0.05% и най-малко един от елементите от групата Cu+Ni+B+Co+Zr, като общото съдържание е: от 0.070% до 1.50%, а съдържанието на отделните елементи е съответно: бор (В) до 0.01%; цирконий (Zr) до 0.1%; кобалт (Со) до 0.5%; никел (Ni) до 0.4% и мед до 1.4%, останалото до 100% е желязо.
Количеството на елементите въглерод, силиций, манган, мед, никел, бор, цирконий и кобалт се определя от особеностите на влиянието им върху структурообразуването в течно и твърдо състояние и механичните характеристики на сферографитния чугун.
Различни примерни изпълнение на описания по-горе състав са следните:
Чугун, при който след отливане се осигурява Rm х А > 9600 Мра.% е чугун със сфероидален графит, съдържащ: въглерод (С) от 2.9% до 3.3%; силиций (Si) от 3.6% до 4.0%; манган (Мп) до 0.2%; сяра (S) до 0.015%; фосфор (Р) до 0.05% и елементите от групата Cu+Ni+Co+B от 0.07% до 0.6%.
Чугун, при който след отливане се осигурява Rm х А > 8320 Мра.% е чугун със сфероидален графит, съдържащ: въглерод (С) от 2.9% до 3.3%; силиций (Si) от 3.8% до 4.2%; манган (Мп) до 0.2%; сяра (S) до 0.015%; фосфор (Р) до 0.05% и елементите от групата Cu+Ni+B от 0.07% до 0.6%.
Чугун, при който след отливане се осигурява Rm х А > 7440 Мра.% е чугун със сфероидален графит, съдържащ: въглерод (С) от 2.9% до 3.3%; силиций (Si) от 4.0% до 4.6%; манган (Мп) до 0.2%; сяра (S) до 0.015%; фосфор (Р) до 0.05% и елементите от групата Cu+Ni+Zr от 0.07% до 0.6%.
Чугун, при който след отливане се осигурява Rm х А > 2920 Мра.% е чугун със сфероидален графит, съдържащ: въглерод (С) от 3.4% до 3.8%; силиций (Si) от 2.4% до 2.8%; манган (Мп) до 0.25%; сяра (S) до 0.015%; фосфор (Р) до 0.05% и елементите от групата Cu+Ni+B+Zr от 1.20% до 1.5%.
Структурата след отливане на съставите, осигуряващи Rm х А повече от 7440 Мра.% е феритна, съдържаща до 5% перлит, а за съставите, осигуряващи Rm х А повече от 2920, Мра.% е перлитна - повече от 80%. Броят на графитните включвания е от 150 до 200 броя/mm2.
Чугунът се получава по следния начин, който е известен на специалистите в областта. Никелът, медта и кобалтът се внасят в чист вид, а цирконият под формата на феросплав, в пещта. Сфероидизиращата обработка се извършва с модификатор, съдържащ 6 % магнезий, осигуряващ остатъчно количество на магнезия 0.035-0.055%. Борът се внася преди графитизиращото модифициране. Графитизиращият модификатор съдържа 2-3% барий, калций - 1-2% и А1 < 1.5%. Разливането на течния метал се осъществява при температури 1340-1360°С. Охлаждането след отливане е с леярските форми.
В таблица 1 е посочен химичният състав на различни примерни изпълнения на сферографитни чугуни. Магнезият след отливане е 0.035-0.055%, останалото до 100% е желязо и неизбежни примеси.
Химичен състав насферографитния чугун
Таблица 1
% Si % Μη % Cu % Ni % Co % B % Zr % Cu+Ni+R+Co+Zr 1 %
] 3.09 3.83 0.17 0,053 0.02 0.005 0.078
2 3J0 3.83 0J7 0.053 0.02 0.49 0.005 0.568
3 3.08 4.01 0.18 0.054 031 0.006 0370
4 3.09 4.02 O.i 8 0.055 0.03 0.005 0.090
5 3.05 4.51 0. IS 0.056 031 0.08 0.445
6 3.06 4.52 0.17 0.056 0.02 0.08 0.156
7 3.55 2.62 031 1.21 0.04 0.006 1.256
¥ 3.66 2,55 031 1.25 0.04 0.07 1.360
В таблица 2 са посочени якостните стойности на различните чугуни. Якостта е определяна върху 6кратни пробни тела с диаметър 10 mm.
Таблици 2.
BG 67488 Bl
Al· състав Rm. Mpa Rp0.2, Mpa A, % inin Rm.A, Mpa.%
1 536 419 20.2 9600
2 556 422 21.2 9600
3 602 508 16.2 8320
4 598 518 16.4 8320
5 654 517 14.4 7740
6 637 512 15.4 7740
7 750 450 5.6 2920
S 824 496 5 2920
Сравнение характеристиките на стандартните и предлагани марки сферографитни чугуни
BG 67488 Bl
Показател Стандартен Hob Повишение, %
GJS 450-18
Rp 0,2, MPa 350 370 +5,7
Rm, MPa 450 480 +6,6
Удължение A, % 18 20 + 11
Комплексен показател Rm х A 8100 9600 + 18,5
GJS 500-14
Rp 0,2, MPa 400 420 +5
Rm, MPa 500 520 +4
Удължение A, % 14 16 + 14,3
Комплексен показател 1 Rm x A 7000 8320 +18,8
GJS 600-10
Rp 0,2, MPa 470 490 +4,2
Rm, MPa 600 620 +3,3
Удължение A,% 10 12 +20
Комплексен показател Rm x A 6000 7440 +24
GJS 700-2
Rp 0,2, MPa 420 440 +4,7
Rm, MPa 700 730 +4,3
Удължение A,% 2 4 + 100
Комплексен показател Rm x A 1400 2920 + 108
Патентни претенции

Claims (1)

  1. Чугун със сфероидален графит, съдържащ въглерод (С), силиций (Si) и манган (Мn), характеризиращ се с това, че въглеродът (С) е от 2.8% до 3.8%; силицият (Si) e от 2.4% до 4.8%, манганът (Мn) e до 0.25%; като чугунът съдържа още сяра (S) до 0.015%; фосфор (Р) до 0.05%; хром (Сr) до 0.05% и най-малко един от елементите от групата: Cu+Ni+B+Co+Zr, като общото съдържание е от 0.070% до 1.50%, а съдържанието на отделните елементи: бор (В) до 0.05%; цирконий (Zr) до 0.1%; кобалт (Со) до 0.5%; никел (Ni) до 0.4% и мед до 1.4%.
BG113140A 2020-05-26 2020-05-26 Сферографитен чугун с повишени якостни характеристики BG67488B1 (bg)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG113140A BG67488B1 (bg) 2020-05-26 2020-05-26 Сферографитен чугун с повишени якостни характеристики

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG113140A BG67488B1 (bg) 2020-05-26 2020-05-26 Сферографитен чугун с повишени якостни характеристики

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BG113140A BG113140A (bg) 2021-12-15
BG67488B1 true BG67488B1 (bg) 2023-01-16

Family

ID=80632831

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BG113140A BG67488B1 (bg) 2020-05-26 2020-05-26 Сферографитен чугун с повишени якостни характеристики

Country Status (1)

Country Link
BG (1) BG67488B1 (bg)

Also Published As

Publication number Publication date
BG113140A (bg) 2021-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8333923B2 (en) High strength gray cast iron
WO2013100148A1 (ja) 強度及び靭性に優れた球状黒鉛鋳鉄及びその製造方法
RU2419666C1 (ru) Износостойкий чугун
JP2019119924A (ja) 球状黒鉛鋳鉄
KR20180108495A (ko) 노듈형 주조 합금
CN107587069B (zh) 一种高强度高韧性螺栓用钢及生产方法
CN102953016A (zh) 一种650hb级耐磨钢板及其制造方法
CN108203786B (zh) 一种硅固溶高强度塑性铁素体球墨铸铁、制造方法和铁路机车零部件
JP2012036434A (ja) 軸受鋼鋼材
JP7260816B2 (ja) 渦電流式減速装置用ロータ
KR102148756B1 (ko) 내열 구상흑연주철, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 엔진 배기계
WO2008112720A1 (en) Ferritic high-silicon cast irons
JP7234773B2 (ja) 渦電流式減速装置用ロータ
US2602028A (en) Austenitic steels
US3702269A (en) Ultra high strength ductile iron
BG67488B1 (bg) Сферографитен чугун с повишени якостни характеристики
EP0526467A4 (en) Air hardening steel
Upadhyaya et al. Effect of some inoculants on the structure and properties of thin wall ductile iron
BG3809U1 (bg) Сферографитен чугун с повишени якостни характеристики
JPH05140700A (ja) フエライト系耐熱鋳鋼部材及びその製造法
JPH03146637A (ja) 鋳鉄及びその改質方法
US3364013A (en) Stainless steel alloy
SU1636471A1 (ru) Чугун дл прокатных валков
WO2024116347A1 (ja) 渦電流式減速装置用ロータ及び渦電流式減速装置用ロータの製造方法
CN1055563A (zh) 耐磨铸铁