PL249894B1 - Żeliwo szare sferoidalne o podwyższonym wydłużeniu - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia są żeliwa szare sferoidalne o podwyższonej wartości wydłużenia znajdujące zastosowanie w gałęziach gospodarki związanych z przemysłem maszynowym, tłoczeniem blach, energetyką, kolejnictwem itp. Żeliwo szare GJS-700-4 zawierające wagowo: 0,30 ÷ 0,50% Mn, 0,03 ÷ 0,08% Mg, < 0,05% Cr, < 0,01% V, charakteryzuje się tym, że dodatkowo zawiera wagowo: 3,10 ÷ 3,45% C, 2,35 ÷ 2,75% Si, < 1,10% Ni, < 0,50% Mo, 0,40 ÷ 0,70% Cu. Żeliwo szare GJS-600-6 zawierające wagowo: 0,30 ÷ 0,50% Mn, 0,03 ÷ 0,08% Mg, < 0,05% Cr, < 0,01% V, < 0,05% Ni, < 0,01% Mo, charakteryzuje się tym, że dodatkowo zawiera wagowo: 3,10 ÷ 3,45% C, 2,35 ÷ 2,75% Si, 0,40 ÷ 0,70% Cu.

Description

Przedmiotem wynalazku są żeliwa szare sferoidalne o podwyższonej wartości wydłużenia znajdujące zastosowanie w gałęziach gospodarki związanych z przemysłem maszynowym, tłoczeniem blach, energetyką, kolejnictwem itp. Przydatne są szczególnie na odlewy części maszyn, elementów obrabiarek, matryc, stempli, obudów łożysk, korpusów pomp i elementów przeniesienia napędu.

Dotychczas stosowane i znane żeliwa szare sferoidalne wytwarzane bez obróbki cieplnej zgodnie z normą PN-EN 1563:2018-10 charakteryzują się wydłużeniem na poziomie A5=2% przy wytrzymałości na rozciąganie Rm=700 MPa (EN-GJS-700-2) oraz A5=3% przy wytrzymałości na rozciąganie Rm=600 MPa (EN-GJS-600-3). Zastosowanie zabiegu obróbki cieplnej umożliwia uzyskanie gatunków EN-GJS-800-2 oraz EN-GJS-900-2, jednakże wiąże się to z dodatkowymi kosztami oraz zwiększa ryzyko wystąpienia niezgodności procesu. Konieczność osiągnięcia przez odlew wysokiej wartości wydłużenia często stoi na przeszkodzie dla wytworzenia go z wysokowytrzymałych szarych żeliw sferoidalnych i skutkuje wykonaniem go ze staliwa. Fakt ten spowodował konieczność opracowania nowej grupy żeliw szarych sferoidalnych. Opracowane materiały charakteryzują się zwiększoną wartością wydłużenia przy zachowaniu minimalnej wytrzymałości na rozciąganie w odniesieniu do normy PN-EN 1563:2018-10.

Norma PN-EN 1563:2018-10 nie określa zdefiniowanego składu chemicznego gatunków GJS-700-2 oraz GJS-600-3, jedynie konieczne do uzyskania własności.

Opis wynalazku nr CN110512136A ujawnia żeliwo sferoidalne o wysokiej wytrzymałości i ciągliwości w stanie po odlaniu oraz sposób jego wytwarzania. Żeliwo sferoidalne o wysokiej wytrzymałości i ciągliwości posiada następujący skład chemiczny w procentach wagowych: 3,2-3,8% C, 2,4-2,8% Si, 0,4-0,7% Mn, poniżej 0,15% Cr, mniej niż 0,07% P, mniej niż 0,03% S, 0,01-0,05% Mg, 0,15-0,3% Cu, które stanowią pozostające w nim pierwiastki stopowe oraz niemożliwe do usunięcia zanieczyszczenia. Odlewy z żeliwa sferoidalnego otrzymuje się przez wytapianie, sferoidyzację, modyfikację, odlewanie do form i chłodzenie. Mikrostruktura jest kontrolowana przez dodatki stopowe oraz kompozycje mikrododatków stopowych, dzięki czemu poprawia się szeroko pojęta wytrzymałość mechaniczna odlewów z żeliwa sferoidalnego. Ma ono stosunkowo wysoką wytrzymałość i wysoką ciągliwość, a zatem w stanie surowym nadaje się na odlewy w produkcji seryjnej.

Opis wynalazku nr KR100681270B1 opisuje żeliwo z grafitem sferoidalnym, które jest odpowiednim materiałem na części silników spalinowych wewnętrznego spalania, które jest dodatkowo bardziej niezawodne dzięki podwyższeniu granicy plastyczności i wydłużenia bez dużych zmian wytrzymałości na rozciąganie lub twardości. Jako żeliwo z grafitem sferoidalnym posiadające skład chemiczny w procentach wagowych: 3,1-3,8% C, 2,0-2,6%Si, 0,02-0,5% Mn, 0,05% lub mniej P, 0,01% lub mniej S, 0,6% lub mniej Cu, 0,025-0,06% Mg, 2,4-2,95% Ni, oraz resztę Fe i nieuniknione zanieczyszczenia, żeliwo z grafitem sferoidalnym o wysokiej wytrzymałości i dużym wydłużeniu jest znamienne tym, że ma współczynnik sferoidyzacji grafitu wynoszący 90% lub więcej i wielkość grafitu od 5 do 7 μm. Mikrostruktura ma taką postać, że 20% wag. lub mniej struktury ferrytycznej otacza wydzielenia grafitu a pozostałe 80% wag. lub więcej stanowi osnowa perlityczna.

Opis wynalazku nr PL240847B1 ujawnia żeliwo szare posiadające skład chemiczny w procentach wagowych: 3,7-3,8%C, 2,5% Si, 0,14-0,15% wag. Mn, 0,08-0,50% Cu, 0,07-0,08% P, 0,011-0,014% S oraz 0,030-0,063% Mg, reszta Fe.

Opis wynalazku nr PL238590B1 ujawnia żeliwo, które zawiera w procentach wagowych: 3,4-3,9% C, 2,3-2,7% Si, 0,03-0,40% Mn, 1,50-2,5% Mo, 0,04-0,08% Mg, Ni <3,5%, Cu <2,90%, P <0,05%, S <0,021%, Al <2,5%, V <1,0%, i Fe jako resztę do 100%.

Opis wynalazku nr US2015053077A1 ujawnia żeliwo szare o doskonałej trwałości, które zawiera w procentach wagowych: 2,6-3,2% C, 0,7-0,9% Cu, 0,4-0,7% P, 0,2-0,4% Mo, 0,02-0,08% Sn, a dopełnieniem jest Fe i śladowe ilości nieuniknionych zanieczyszczeń oraz sposób jego wytwarzania.

Należy mieć na uwadze fakt, iż opracowany wynalazek istotnie różni się od innych dostępnych rozwiązań. Powyżej przedstawiono stan techniki w postaci pięciu opisów patentowych o zbliżonej tematyce obejmującej żeliwa, jednakże żadne z nich nie zapewnia możliwości uzyskania wysokiego wydłużenia przy zachowaniu wysokiej wytrzymałości na rozciąganie.

Celem wynalazku było opracowanie żeliw szarych sferoidalnych o zwiększonej wartości wydłużenia przy zachowaniu normatywnej wartości wytrzymałości na rozciąganie. Dodatkowo opracowane żeliwa umożliwiają przy zastosowaniu zabiegu hartowania indukcyjnego wytworzenie warstwy wierzchniej o twardości >55 HRC oraz o głębokości 2 mm.

Istotą wynalazku jest skład ilościowy i jakościowy żeliwa szarego sferoidalnego umożliwiający uzyskanie wydłużenia A5=4% przy wytrzymałości na rozciąganie Rm-700 MPa (GJS-700-4) oraz wydłużenia A5=6% przy wytrzymałości na rozciąganie Rm=600 MPa (GJS-600-6).

Żeliwo szare GJS-700-4 zawierające wagowo: 0,30+0,50% Mn, 0,03+0,08% Mg, <0,05% Cr, <0,01% V, charakteryzuje się tym, że dodatkowo zawiera wagowo: 3,10+3,45% C, 2,35+2,75% Si, <1,10% Ni, <0,50% Mo, 0,40+0,70% Cu.

Żeliwo szare GJS-600-6 zawierające wagowo: 0,30+0,50% Mn, 0,03+0,08% Mg, <0,05% Cr, <0,01% V, <0,05% Ni, <0,01% Mo, charakteryzuje się tym, że dodatkowo zawiera wagowo: 3,10+3,45% C, 2,35+2,75% Si, 0,40+0,70% Cu.

Zaletą stopów według wynalazku jest wysoka wartość wydłużenia wynikająca ze składu chemicznego oraz zastosowania zabiegu modyfikacji modyfikatorem zawierającym Ba lub Bi lub Zr.

Przykład 1

Żeliwo szare sferoidalne GJS-700-4 zawiera wagowo: 3,12% C; 2,55% Si; 0,40% Mn; 0,01% S; 0,04% P; 0,05% Ni; 0,02% Mo; 0,51% Cu; 0,04% Cr; <0,01% V; 0,034% Mg; w stanie lanym bez obróbki cieplnej charakteryzuje się twardością 217 HB oraz wydłużeniem A5=7,2% i wytrzymałością na rozciąganie Rm=739 MPa.

Przykład 2

Żeliwo szare sferoidalne GJS-600-6 zawiera wagowo: 3,28% C; 2,71% Si; 0,35% Mn; 0,01% S; 0,03% P; 0,02% Ni; 0,01% Mo; 0,46% Cu; 0,04% Cr; <0,01% V; 0,035% Mg; w stanie lanym bez obróbki cieplnej charakteryzuje się twardością 197 HB oraz wydłużeniem A5=9,2% i wytrzymałością na rozciąganie Rm=643 MPa.

W przypadku kiedy istotna jest odporność na zużycie ścierne odlewów zalecane jest stosowanie górnej granicy zawartości Ni lub Mo. Zabieg modyfikacji należy przeprowadzić modyfikatorem w postaci rozdrobnionego żelazokrzemu z dodatkiem Ba lub Bi lub Zr.

Claims (2)

1. Żeliwo szare GJS-700-4 o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie zawierające wagowo: 0,30+0,50% Mn, 0,03+0,08% Mg, <0,05% Cr, <0,01% V, znamienne tym, że dodatkowo zawiera wagowo: 3,10+3,45% C, 2,35+2,75% Si, <1,10% Ni, <0,50% Mo, 0,40+0,70% Cu, resztę stanowi żelazo.

2. Żeliwo szare GJS-600-6 o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie zawierające wagowo: 0,30+0,50% Mn, 0,03+0,08% Mg, <0,05% Cr, <0,01% V, <0,05% Ni, <0,01% Mo, znamienne tym, że dodatkowo zawiera wagowo: 3,10+3,45% C, 2,35+42,75% Si, 0,40+0,70% Cu, resztę stanowi żelazo.