CZ277817B6

CZ277817B6 - Spheroidal graphite cast iron for low temperatures

Info

Publication number: CZ277817B6
Application number: CS921291A
Authority: CZ
Inventors: Bohumil Doc Ing Csc Pacal; Eduard Prof Ing Drsc Dorazil; Rostislav Ing Hudec; Pavel Ing Sykora
Original assignee: Vysoke Uceni Tech Brne
Priority date: 1992-04-28
Filing date: 1992-04-28
Publication date: 1993-05-12
Also published as: CZ129192A3

Description

(57) Anotace:

Nízkolegovaná tvárná litina pro nízké teploty o základním chemickém složení 3,0 do 4,0 % uhlík, 1,5 do 2,5 % křemík, 0,1 do 0,5 % mangan, do max. 0,070 % fosfor, do max. 0,030 % síra, stopy až 0,080 % hořčíku, obsahující minimálně jednu z legur v množství 0,1 do 2,5 % nikl, 0,03 do 0,50 % vanad, 0,10 do 1,0 % měď, 0,01 do 0,15 % hliník a stopy až 0,1 % prvků vzácných zemin, je modifikována niobem v hmotnostním množství 0,03 do 0,90 %, přičemž celkový obsah kombinace niklu a legur činí 0,04 do 4,0 %.

Λ \' Tvárná litina pro nízké teploty

Oblast techniky

Vynález se týká chemického složení nízkolegované tvárné litiny s feritickou matricí k použití na odlitky pro práci za nízkých teplot.

Dosavadní stav techniky

V současné době se velkorozměrné součásti dopravních prostředků zejména kolejových vozidel a některé součásti používané v oborech chladící techniky a petrochemie vyrábějí převážně z litých nízkolegovaných ocelí nebo feritických tvárných litin. Používají se nelegované tvárné litiny, nebo nízkolegované tvárné litiny s přísadami niklu (Ductile Iron Data for Design Engineers. Sorelmetal Technical Service QIT - Fer et Titan lne. 1991), případně modifikované mědí (Sýkora, P. - Mahďák, V. - Malec, M.:Feritická tvárná litina s vysokou houževnatostí po tepelném zpracování zejména při záporných teplotách, Autorské osvědčení č. 196567 z 30.6.1982). Tyto feritické litiny vyhovují z hlediska meze pevnosti, tažnosti a s výjimkou litiny s přísadou mědi i houževnatostí podmínkám práce za snížených teplot.

Společným nedostatkem uvedených litin po feritizačním žíhání je nízká hodnota meze kluzu. U nelegované tvárné litiny se dosahuje min. 230 MPa, u litin s přísadou niklu do 1% hmot. cca 280 MPa. Feritická tvárná litina s přísadou mědi má sice mez kluzu poněkud vyšší (cca 320 MPa), současně však klesá její vrubová houževnatost KCV při nízkých teplotách pod 10 J.cm^-2.

Pro úsporné dimenzování strojních součástí z hlediska tvaru a hmotnosti je tato poměrně nízká hodnota meze kluzu ve spojitosti s ostatními příznivými pevnostními plastickými i křehkolomovými charakteristikami v oblasti nízkých teplot značným omezením.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky stávajících tvárných litin odstraňuje předkládaný vynález úpravou jejich chemického složení.

Nízkolegované tvárná litina pro nízké teploty podle vynálezu má základní chemické složení 3,0 do 4,0 % uhlík, 1,5 do 2,5 % křemík, 0,1 do 0,5 % mangan, do max. 0,070 % fosfor, do max. 0,030 % síra, do max. 0,080 % hořčík, a alespoň jednu leguru ze skupiny 0,1 do 2,5 % nikl, 0,03 do 0,50 % vanad, 0,1 do 1,0 % měď, 0,01 do 0,15 % hliník, do max. 0,1 % prvky vzácných zemin, zbytek železo - vše v hmotnostních množstvích, kde podstatou vynálezu je, že dále obsahuje niob v hmotnostním množství 0,03 do 0,90 % a v kombinaci s minimálně jednou z výše uvedených legur činí celkový obsah 0,04 do 4 %.

Pro dosažení žádoucích vlastností je nutné, aby odlitky z nízkolegované tvárné litiny pro nízké teploty byly následně tepelně zpracovány tak, že jsou podrobeny žíhání s překrystalizací a poté feritizačnímu žíhání pod teplotami A·^ Tím se dosáhne ve struktuře litiny velmi jemné feritické zrno s výslednou tvrdostí nepřesahující cca 200 jednotek Brinella.

Výhoda navrhovaného řešení podle vynálezu spočívá v tom, že výše uvedeným chemickým složením odlitků z tvárné litiny se dosáhne při vhodně zvoleném režimu tepelného zpracování zvýšení meze kluzu a optimální kombinace pevnostních, deformačních, křehkolomových i únavových charakteristik za normálních, ale zejména za nízkých teplot.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Připraví se tavba tvárné litiny o základním složení 3,4 % uhlíku, 2,0 % křemíku, 0,2 % manganu, 0,020 % fosforu, 0,010 % síry, 0,040 % hořčíku a o obsahu 0,2 % niobu, který v kombinaci s 1,0 % niklu a 0,3 %. mědi - vše v hmotnostních množstvích, dává celkové množství 1,5 %, zbytek železo. Z této nízkolegované tvárné litiny se odlejí odlitky o síle stěny 30 až 60 mm, které se pro dosažení optimálních vlastností tepelné zpracují postupem: ohřev na teplotu 830 ’C, výdrž po dobu 4 h s následným ochlazením na vzduchu a poté feritizační žíhání při teplotě 680 °C po dobu 16 h s následným dochlazením v peci. Tímto tepelným zpracováním se u výše uvedené tavby dosáhne mechanických vlastností s těmito hodnotami

tvrdost HB			185
mez pevnosti v tahu	R_m (20	°C)	440 MPa
mez kluzu R_p 0,2	(20	’C)	340 MPa
tažnost A₅	(20	’C)	25 %
vrubová houževnatost	KCV
mez únavy ó_c	-40	°c	18 J.cm'
( 20	°c)	203 MPa

Příklad 2

Připraví se tavba tvárné litiny o základním složení 3,5 % uhlíku, 2,1 % křemíku, 0,2 % manganu, 0,030 % fosforu, 0,010 % síry, 0,050 % hořčíku a 0,35 % niobu s celkovým obsahem přísad 2,0 % (jmenovitě 0,35 % niobu, 1,5 % niklu, 0,1 % vanadu, 0,05 % hliníku) - vše v hmotnostních množstvích - zbytek železo. Z této litiny se odlejí odlitky o síle stěny 40 až 80 mm, které se tepelně zpracují postupem: žíhání při teplotě 850 °C po dobu 5 h s následným ochlazením na vzduchu a poté ohřev na teplotu feritizačního žíhání 700 ’C s výdrží 20 h a ochlazením na vzduchu. Dosažené mechanické vlastnosti lze charakterizovat těmito hodnotami :

tvrdost HB		190
mez pevnosti v tahu R_m	(20 ’C)	450 MPa
mez kluzu Rp 0,2	(20 ’C)	350 MPa
tažnost A₅	(20'°C)	24 %
vrubová houževnatost KCV
mez únavy _c	-40 °C	19 J.cm
(20 °C)	210 MPa

Průmyslová využitelnost

Tvárná litina pro nízké teploty podle vynálezu je použitelná na odlitky strojních součástí automobilů, traktorů, kolejových vozidel a pro součásti chladící techniky.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

Tvárná litina pro nízké teploty o základním chemickém složení 3,0 do 4,0 % uhlík, 1,5 do 2,5 % křemík, 0,1 do 0,5 % mangan, do max. 0,070 % fosfor, do max. 0,030 % síra, stopy až 0,080 % hořčíku, obsahující minimálně jednu z legur v množství 0,1 do 2,5 % nikl, 0,03 do 0,50 % vanad, 0,10 do 1,0 % měď, 0,01 do 0,15 % hliník, stopy až 0,1 % prvků vzácných zemin, vše v hmotnostních množstvích, zbytek železo, vyznačující se tím, že dále obsahuje niob v hmotnostním množství 0,03 do 0,90 %, který v kombinaci s obsahem všech legur dává 0,04 až 4,0 %.