RU1803457C - Чугун - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии, в частности к термостойким чугунам с высокими характеристиками эксплуатационной стойкости и в зкости разрушени . Чугун содержит , мас.%: углерод 3,05-3,6; кремний 1,8-2,5; марганец 0,5-1,5; медь 0,02-1,15; никель 0,03-0,65; титан 0,005-0.3; хром 0,002-0,06; магний 0,02-0,06; азот 0,02- 0,06; церий и (или) лантан 0,02- 0,05; фосфор 0,006-0,05; железо - остальное. Предлагаемый чугун имеет ударную в зкость 16-23,6 Дж/см2,(Тв 575-687 МПа, в зкость разрушени  Kic 53-61 МПа, эксплуатационную стойкость 1840-1951 заливок . 2 табл..

Description

Изобретение относитс  к металлургии, в частности к высокопрочным чугунам с вер- микул рным графитом, работающим в услови х теплосмен (кокили, изложницы, поддоны и др.).

Цель изобретени  - повышение упру- гопластических свойств и эксплуатационной стойкости.

В предлагаемом чугуне повышено содержание марганца до 0,5- 1,5 мас.%. который обеспечивает повышение вторичной твердости, технологической пластичности, в зкости разрушени , эксплуатационной стойкости в услови х теплосмен при сохранени  ударной в зкости на высоком уровне. При суммарной концентрации марганца и никел  более 2,15 мас.% снижаетс  в зкость разрушени .

При концентрации марганца до 0,5 мас.% в зкость разрушени  и эксплуатационна  стойкость недостаточны, а при увеличении содержани  марганца более 1,5 мас.% увеличиваетс  отбал, снижаютс  упруго-пластические свойства.

Введение азота обусловлено его микро- легирующим вли нием, способствующим измельчению структуры и повышению пластических и эксплуатационных свойств. Его вли ние на измельчение структуры и повышение свойства начинает сказыватьс  с концентрации 0,02 мас.%. При увеличении его содержани  более 0,06 мас.% повышаетс  загр зненность границ зерен и снижаетс  пластичность.

Дополнительное введение титана в количестве 0,005-0,3 мас.% упрочн ет матрицу при отрицательных температурах, микролегирует металлическую основу, увеличивает содержание вермикул рного графита , повышает стабильность структуры и сопротивл емость межкристаллитной коррозии , что обеспечивает повышение проч- ностны.х свойств и эксплуатационной стойкости. При содержании титана до 0,005 мас.% твердость, прочность, в зкость разрушени  сопротивл емость коррозии и эксплуатационна  стойкость матрицы недостаточны, а при увеличении концентраw

Ј

00 О W N СЛ х|

ции титана более 0,3 мэс.% снижаютс  в зкость разрушени  и стабильность твердости , динамической прочности и стойкости чугуна в отливках при воздействии тепло- смен.

Никель в количестве 0,03-0,65 мас.%  вл етс  микролегирующей добавкой, повышающей термостойкость и твердость металлической основы и ее стабильность, упрочн   металлическую основу и способству  повышению сопротивл емости износу. Содержание никел  прин то от концентрации 0.03 мас.%, при которой достигаетс  существенное повышение пластических и эксплуатационных свойств и ограничено концентрацией 0,65 мас.%, выше которой отмечаетс  увеличение содержани  неметаллических включений и снижаютс  ударна  в зкость и в зкость разрушени ,

Лантан или церий (0,02-0,05 мас.%) обеспечивают повышение дисперсности и пластичности матрицы, образование верми- кул рного графита, механизм действи  которых про вл етс  в образовании поверхностно-активных пленок на растущих кристаллах, неметаллических включени х и графите, повышени  в зкости разрушени  и упруго-пластических и эксплуатационных свойств. Содержание их определено экспериментально . При их концентрации до 0,02 мас.% повышение в зкости разрушени  незначительное , а при концентрации бари  более 0,05 мас.% отмечаетс  снижение механических свойств чугуна в отливках, эксплуатационной стойкости и служебных свойств в услови х теплосмен.

В предлагаемом чугуне снижен верхний предел концентрации кремни , так как при более высокой его концентрации укрупн етс  графит и снижаютс  эксплуатационна  Стойкость и в зкость разрушени . Нижний предел содержани  углерода прин т 3,05 мас.%, так как при уменьшении содержани  углерода и дополнительном введении никел , РЗМ и азота и увеличении содержани  марганца, увеличиваетс  отбел, в структуре по вл етс  цементит, снижаетс  стабильность структуры, пластических свойств и в зкости разрушени , Содержание меди, снижающей в зкость разрушени , ограничено 1,15 мас.%. При ее содержании до 0,02 мас.% вли ние недостаточно.

Дополнительное введение элемента из группы, содержащей церий и лантан, исключает образование черных п тен в структуре, способствует образованию компактного и вермикул рного графита, повыша  упруго- пластические свойства, их вли ние начинает сказыватьс  с концентрации 0,02 мас.%, а при увеличении их содержани  более 0,05

мас.% увеличивает концентрацию неметаллических включений и снижает пластические и эксплуатационые свойства.

Сера ухудшает упругопластические свойства, поэтому она исключена из состава чугуна.

Содержание других микролегирующих и модифицирующих компонентов прин то исход  из практики производства термо- 0 стойких чугунов с вермикул рным графитом с повышенными упруго-пластическими свойствами.

Чугун выплавл ют в открытых индукционных печах из шихты на основе литейных 5 ЛКЗ и ЛК4 чугунов, предельных чугунов М1 и М2, стального лома, бо  электродов, никел  НПЗ, катодной меди, феоротитана, азотированных ферросплавов. Дробленый до фракции ферролантан ввод т в печь в конце 0 плавки, Состав ферротитана соответствовал марке ФТИ 30 (ГОСТ 4761-80).

Редкоземельные металлы, магниевую лигатуру вводили в подогретые разливочные ковши,

5в табл, 1 приведены химические составы чугунов опытных плавок, в табл. 2 - механические свойства чугунов. в отливках.

Износ деталей в абразивных средах определ ют на литейных модел х на прессо- 0 вых формовочных машинах высокого давлени , Дл  определени  ударной в зкости используют образцы типа 5 по ГОСТ 9454-78 и метод испытани  на ударный изгиб .

Claims (1)

1. 5 Как видно из данных табл, 2, предлагаемый чугун обладает более стабильными и высокими значени ми эксплуатационной стойкости и в зкости разрушени , чем базовый чугун. 0 Формула изобретени 

   Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, магний, хром, фосфор и железо , отличаю щи и с   тем, что, с целью повышени  упругопластических свойств и 5 эксплуатационной стойкости в услови х теплосмен , он дополнительно содержит никель, титан, азот церий и/или лантан при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод3,05-3,6; 0 Кремний 1,8-2,5; Марганец 0,5-1,5; Медь 0,02-1,15; Никель 0,03-0,65; Титан 0,005-0,3; 5 Хром 0,002-0,06; Магний 0,02-0.06; Азот 0,02-0,06; Церий и/или лантан 0,02-0,05; Фосфор 0,006-0,05; Железо Остальное.

   Таблица 1

   Таблица 2