RU2267542C1 - Cast iron, method for producing the same and method for thermal processing of ingots cast from the same - Google Patents

Cast iron, method for producing the same and method for thermal processing of ingots cast from the same Download PDF

Info

Publication number
RU2267542C1
RU2267542C1 RU2004122139/02A RU2004122139A RU2267542C1 RU 2267542 C1 RU2267542 C1 RU 2267542C1 RU 2004122139/02 A RU2004122139/02 A RU 2004122139/02A RU 2004122139 A RU2004122139 A RU 2004122139A RU 2267542 C1 RU2267542 C1 RU 2267542C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cast iron
iron
cast
temperature
hours
Prior art date
Application number
RU2004122139/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Григорий Ильич Сильман (RU)
Григорий Ильич Сильман
Виктор Викторович Камынин (RU)
Виктор Викторович Камынин
Сергей Александрович Харитоненко (RU)
Сергей Александрович Харитоненко
Original Assignee
Брянская государственная инженерно-технологическая академия (БГИТА)
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 Брянская государственная инженерно-технологическая академия (БГИТА) filed Critical Брянская государственная инженерно-технологическая академия (БГИТА)
Priority to RU2004122139/02A priority Critical patent/RU2267542C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2267542C1 publication Critical patent/RU2267542C1/en

Links

Landscapes

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

Abstract

FIELD: metallurgy, in particular, production of high-strength cast irons with globular graphite for manufacture of high quality cast products.
SUBSTANCE: cast iron contains, wt%: carbon 3.23-4.08; silicon 2.76-3.89; manganese 0.20-0.47; molybdenum 0.15-0.48; aluminum 0.02-0.08; magnesium 0.02-0.05; barium 0.03-0.10; calcium 0.008-0.018; rare-earth metals 0.02-0.06; iron and admixtures the balance. Method involves melting cast iron in induction furnaces. In case of modifications, cast iron grid is used for overloading modified mixture containing, wt%: silicobarium 9.0-10.5; fluorspar 12-15; master alloy the balance. Master alloy contains, wt%: silicon 45-55; magnesium 6-9; calcium 3-7; rare-earth metals 3-8; aluminum 1-3; iron the balance. Total amount of mixture is 2.8-3.5% by weight of cast iron. Weight of grid is 1.5-2% by weight of cast iron. Method for thermal processing of ingots involves providing homogenizing annealing at temperature of 950-1000 C for 3-5 hours and ferritizing annealing by cooling in furnace to temperature of 780-720 C; holding at such temperature for 2.5-3 hours, followed by gradual cooling in furnace to temperature of 650-600 C; providing quick cooling in air or in water to room temperature and artificial aging by heating to temperature of 350-420 C, followed by holding for 2-3 hours.
EFFECT: increased plasticity, impact toughness and strength of products manufactured from cast iron of such composition.
2 tbl

Description

Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению высокопрочных чугунов с шаровидным графитом, и может быть использовано при производстве литых изделий, отличающихся высокой прочностью, пластичностью и ударной вязкостью.The invention relates to the field of metallurgy, in particular to the production of high-strength nodular cast iron, and can be used in the manufacture of cast products, characterized by high strength, ductility and toughness.

Сочетание высоких механических свойств, включая повышенные значения пластичности и ударной вязкости, в чугунах с шаровидным графитом получают путем выбора необходимого химического состава, способа плавки и сфероидизирующего модифицирования чугуна и способа термической обработки отливок.A combination of high mechanical properties, including increased ductility and toughness, in nodular cast iron is obtained by selecting the necessary chemical composition, melting method and spheroidizing modification of cast iron and the method of heat treatment of castings.

Известен высокопрочный чугун марки ВЧ 40 (ГОСТ 7293-85), обладающий повышенными прочностными свойствами, пластичностью и ударной вязкостью. Рекомендуемый химический состав этого чугуна для отливок с толщиной стенки до 100 мм включает [1], мас.%:Known for high-strength cast iron grade VCh 40 (GOST 7293-85), which has increased strength properties, ductility and toughness. The recommended chemical composition of this cast iron for castings with wall thicknesses up to 100 mm includes [1], wt.%:

Углерод Carbon 3,0-3,8,3.0-3.8, Кремний Silicon 1,2-2,9,1.2-2.9 Марганец Manganese 0,2-0,6.0.2-0.6.

В качестве примесей в составе чугуна содержатся, мас.%: фосфор до 0,05, сера до 0,02, хром до 0,1. Сфероидизация графита осуществляется обычно путем обработки жидкого чугуна магнийсодержащими присадками или комплексными модификаторами. В качестве термической обработки используют ферритизирующий отжиг при 680-800°С.As impurities in the composition of cast iron are contained, wt.%: Phosphorus up to 0.05, sulfur up to 0.02, chromium up to 0.1. Spheroidization of graphite is usually carried out by treating molten iron with magnesium-containing additives or complex modifiers. Ferritizing annealing at 680-800 ° C is used as a heat treatment.

Получение чугуна ВЧ 40 обеспечивается, в частности, составом [2], включающим, мас.%:The production of cast iron VCh 40 is provided, in particular, by the composition [2], including, wt.%:

УглеродCarbon 2,7-3,82.7-3.8 МагнийMagnesium 0,03-0,080.03-0.08 КремнийSilicon 2,1-2,92.1-2.9 Железо и примесиIron and impurities остальное.rest. МарганецManganese 0,15-0,450.15-0.45

К недостаткам этого чугуна относятся недостаточная стабильность свойств, заключающаяся в слишком большом разбросе возможных значений пластичности и ударной вязкости, и резкое падение ударной вязкости при отрицательных температурах.The disadvantages of this cast iron include insufficient stability of properties, which consists in too wide a scatter of the possible values of ductility and toughness, and a sharp drop in toughness at low temperatures.

Наиболее близким к предлагаемому является чугун [3], содержащий, мас.%:Closest to the proposed is cast iron [3], containing, wt.%:

УглеродCarbon 2,7-3,22.7-3.2 МагнийMagnesium 0,005-0,050.005-0.05 КремнийSilicon 1,0-2,51.0-2.5 КальцийCalcium 0,001-0,0040.001-0.004 МарганецManganese 0,05-0,140.05-0.14 РедкоземельныеRare earth НикельNickel 0,3-0,80.3-0.8 металлы (РЗМ)metals (REM) 0,008-0,090.008-0.09 АлюминийAluminum 0,005-0,020.005-0.02 ЖелезоIron остальноеrest

Этот чугун имеет перлитную структуру металлической основы и обладает высокими прочностными свойствами.This cast iron has a pearlitic structure of a metal base and has high strength properties.

Недостатки чугуна определяются его перлитной структурой и заключаются в недостаточных значениях ударной вязкости и пластичности.The disadvantages of cast iron are determined by its pearlitic structure and are inadequate values of impact strength and ductility.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения чугуна [4], включающий выплавку чугуна и обработку его расплава в разливочном ковше модифицирующей смесью компонентов, содержащей, мас.%:Closest to the proposed method is a method for producing cast iron [4], including smelting cast iron and processing of its melt in a casting ladle with a modifying mixture of components containing, wt.%:

Лигатура Ligature 33-3733-37 Силикобарий Silicobarium 4,5-6,04,5-6,0 Олово Tin 1,8-2,21.8-2.2 Отходы меди Copper waste 20-2520-25 Плавиковый шпат Fluorspar 10-1210-12 Стальные и чугунные отходы Steel and cast iron waste остальное,rest,

причем общее количество смеси составляет 4,5-6% от массы чугуна, а лигатура содержит, мас.%:moreover, the total amount of the mixture is 4.5-6% by weight of cast iron, and the ligature contains, wt.%:

Кремний Silicon 18-3218-32 Магний Magnesium 4-94-9 Кальций Calcium 3-83-8 РЗМ REM 3,5-103,5-10 Медь Copper 27-5027-50 Алюминий Aluminum 1-31-3 Железо Iron остальноеrest

Этот способ обеспечивает снижение пироэффекта при модифицировании, повышение степени усвоения магния, повышение стабильности процесса модифицирования и стабилизацию твердости чугуна в отливках.This method provides a reduction in the pyroelectric effect upon modification, an increase in the degree of assimilation of magnesium, an increase in the stability of the process of modification, and stabilization of the hardness of cast iron in castings.

Недостатками способа являются невозможность обеспечения высокой пластичности и ударной вязкости чугуна как из-за перлитизации его структуры, так и из-за недостаточной очистки чугуна от примесей.The disadvantages of the method are the inability to provide high ductility and toughness of cast iron due to the perlitization of its structure, and due to insufficient cleaning of cast iron from impurities.

Для обеспечения ферритной структуры чугуна наиболее близким является способ термической обработки [5], включающий гомогенизацию при 900-1000°С, охлаждение и выдержку при 700-760°С, отпуск при 200°С.To ensure the ferrite structure of cast iron, the closest is the heat treatment method [5], including homogenization at 900-1000 ° C, cooling and aging at 700-760 ° C, tempering at 200 ° C.

Этот способ обеспечивает повышение пластичности и ударной вязкости чугуна, в том числе и при отрицательных температурах. Однако при этом способе не обеспечиваются достаточно высокие прочностные свойства чугуна.This method provides an increase in ductility and toughness of cast iron, including at low temperatures. However, this method does not provide sufficiently high strength properties of cast iron.

Задача изобретения - получение чугуна с шаровидным графитом, гомогенизированным и упрочненным ферритом.The objective of the invention is to obtain cast iron with spherical graphite, homogenized and hardened ferrite.

Технический результат - повышение пластичности и ударной вязкости, в том числе и при низких температурах, при сохранении повышенной прочности чугуна.The technical result is an increase in ductility and toughness, including at low temperatures, while maintaining the increased strength of cast iron.

Это достигается тем, что:This is achieved by the fact that:

1. Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, алюминий, магний, кальций, РЗМ, примеси и железо, дополнительно содержит барий и молибден при следующем соотношении компонентов, мас.%:1. Cast iron containing carbon, silicon, manganese, aluminum, magnesium, calcium, rare-earth metals, impurities and iron, additionally contains barium and molybdenum in the following ratio, wt.%:

УглеродCarbon 3,23-4,083.23-4.08 МагнийMagnesium 0,02-0,050.02-0.05 КремнийSilicon 2,76-3,892.76-3.89 БарийBarium 0,03-0,100.03-0.10 МарганецManganese 0,20-0,470.20-0.47 КальцийCalcium 0,008-0,0180.008-0.018 МолибденMolybdenum 0,15-0,480.15-0.48 РЗМREM 0,02-0,060.02-0.06 АлюминийAluminum 0,02-0,080.02-0.08 Железо и примесиIron and impurities остальное,rest,

причем общее остаточное содержание элементов модификатора должно отвечать условию П=Mg+Ва+Са+РЗМ = 0,112-0,188, мас.%.moreover, the total residual content of modifier elements must meet the condition P = Mg + Ba + Ca + REM = 0.112-0.188, wt.%.

В качестве примесей допускаются, мас.%: фосфор до 0, 03, сера до 0,015, хром до 0,05.As impurities are allowed, wt.%: Phosphorus up to 0.03, sulfur up to 0.015, chromium up to 0.05.

2. В способе получения чугуна, включающем выплавку чугуна и обработку его расплава в разливочном ковше модифицирующей смесью компонентов, содержащей измельченную лигатуру, силикобарий и плавиковый шпат, плавку чугуна ведут в индукционных электропечах, при модифицировании используют специально отливаемую чугунную решетку, пригружающую смесь, а сама смесь содержит компоненты при следующем их соотношении, мас.%:2. In the method for producing cast iron, including smelting cast iron and treating its melt in a casting ladle with a modifying mixture of components containing crushed ligature, silicobarium and fluorspar, cast iron is melted in induction furnaces; when modifying, a specially cast cast iron grate is used to load the mixture, and the casting itself the mixture contains components in the following ratio, wt.%:

Силикобарий Silicobarium 9,0-10,5,9.0-10.5 Плавиковый шпатFluorspar 12-15,12-15, Лигатура Ligature остальное,rest,

причем общее количество смеси составляет от массы чугуна 2,8-3,5% при массе решетки 1,5-2%, а лигатура содержит, мас.%:moreover, the total amount of the mixture is from the weight of cast iron 2.8-3.5% with a mass of the lattice of 1.5-2%, and the ligature contains, wt.%:

КремнийSilicon 45-5545-55 РЗМREM 3-83-8 МагнийMagnesium 6-96-9 АлюминийAluminum 1-31-3 КальцийCalcium 3-73-7 ЖелезоIron остальное.rest.

3. В способ термической обработки, включающий гомогенизацию, охлаждение и выдержку, введена дополнительная операция искусственного старения при следующем сочетании операций:3. In the method of heat treatment, including homogenization, cooling and aging, introduced an additional operation of artificial aging in the following combination of operations:

Гомогенизирующий отжиг Homogenizing Annealing 950-1000°С, 3-5 часов950-1000 ° C, 3-5 hours Охлаждение с печью до Oven cooling 780-720°С780-720 ° C Выдержка (ферритизация) Aging (ferritization) 780-720°С, 2,5-3 часа780-720 ° C, 2.5-3 hours Охлаждение с печью до Oven cooling 650-600°С650-600 ° C Охлаждение на воздухе или в воде Air or water cooling до комнатной температурыto room temperature Искусственное старение Artificial aging 350-420°С, 2-3 часа.350-420 ° C, 2-3 hours.

Изменения в химический состав выплавляемого чугуна введены с целью стабильного получения без отбела отливок с разной толщиной стенки, максимальной ферритизации структуры чугуна в отливках и обеспечения необходимых свойств чугуна после термической обработки.Changes in the chemical composition of smelted cast iron were introduced with the aim of stable production of non-bleached castings with different wall thicknesses, maximizing the ferritization of the cast iron structure in castings and ensuring the necessary properties of cast iron after heat treatment.

В чугуне увеличено содержание кремния, который является основным элементом-ферритизатором. При содержании кремния менее 2,76% в структуре чугуна в тонкостенных отливках происходит значительная перлитизация (более 50%) и даже появляется заметный отбел. Вместе с тем после термической обработки в этом случае трудно получить повышенные прочностные свойства при высоких значениях пластичности и ударной вязкости. При увеличении содержания кремния более 3,89% заметно снижаются пластичность и ударная вязкость термообработанного чугуна.The content of silicon in iron is increased, which is the main element-ferritizer. With a silicon content of less than 2.76% in the structure of cast iron in thin-walled castings, significant perlitization occurs (more than 50%) and even a noticeable whitening appears. However, after heat treatment in this case, it is difficult to obtain increased strength properties at high values of ductility and toughness. With an increase in silicon content of more than 3.89%, ductility and toughness of heat-treated cast iron significantly decrease.

Содержание марганца не должно превышать 0,47%, т.к. при большем содержании увеличивается склонность чугуна к перлитизации структуры и отбелу в отливках, что затрудняет проведение процесса гомогенизации и приводит к снижению пластичности и ударной вязкости чугуна. Минимальное количество марганца в чугуне, составляющее 0,2%, соответствует его содержанию в качестве технической примеси и практически не может быть уменьшено при использовании обычных шихтовых материалов. Более низкое содержание марганца в известном чугуне связано с использованием специальных шихтовых материалов, что приводит к удорожанию чугуна.The manganese content should not exceed 0.47%, because with a higher content, the tendency of cast iron to perliterate the structure and bleach in castings increases, which complicates the homogenization process and reduces the ductility and toughness of cast iron. The minimum amount of manganese in cast iron, amounting to 0.2%, corresponds to its content as a technical impurity and can hardly be reduced when using conventional charge materials. The lower content of manganese in the known cast iron is associated with the use of special charge materials, which leads to an increase in the cost of cast iron.

Молибден в составе данного чугуна используется для устранения или уменьшения ферритной хрупкости, что особенно важно при структуре с гетерогенизированным ферритом. При содержании менее 0,15 мас.% молибдена эта его роль практически не проявляется, а при содержании более 0,48 мас.% происходит существенное удорожание чугуна, появляются в структуре дополнительные составляющие, повышающие его твердость.Molybdenum in the composition of this cast iron is used to eliminate or reduce ferritic brittleness, which is especially important for structures with heterogeneous ferrite. With a content of less than 0.15 wt.% Molybdenum, this role is practically not manifested, and with a content of more than 0.48 wt.%, There is a significant rise in price of cast iron, additional components appear in the structure that increase its hardness.

Содержание алюминия в составе чугуна увеличено с целью уменьшения склонности чугуна к отбелу и увеличения степени ферритизации структуры. При содержании менее 0,02% влияние алюминия не проявляется. Содержание алюминия более 0,08% может приводить к снижению стабильности свойств, прежде всего ударной вязкости.The aluminum content in the composition of cast iron is increased in order to reduce the tendency of cast iron to bleach and increase the degree of ferritization of the structure. When the content is less than 0.02%, the effect of aluminum is not manifested. An aluminum content of more than 0.08% can lead to a decrease in the stability of properties, especially impact strength.

Принятое содержание углерода обеспечивает необходимые структуру и свойства чугуна в литом состоянии. При содержании углерода менее 3,23 мас.% уменьшается степень ферритизации структуры, становится возможным образование перлита и повышение твердости. Если в чугуне содержится более 4,08 мас.% углерода, в его структуре увеличивается количество графита, причем повышается вероятность образования графитных включений неблагоприятной формы (при недостаточной степени сфероидизации), что может проявляться в снижении всех механических свойств чугуна.The adopted carbon content provides the necessary structure and properties of cast iron in a cast state. When the carbon content is less than 3.23 wt.%, The degree of ferritization of the structure decreases, it becomes possible to form perlite and increase hardness. If cast iron contains more than 4.08 wt.% Carbon, the amount of graphite increases in its structure, and the likelihood of the formation of graphite inclusions of an unfavorable shape (with an insufficient degree of spheroidization) increases, which can manifest itself in a decrease in all the mechanical properties of cast iron.

Параметр П, характеризующий суммарное содержание в чугуне элементов комплексного модификатора, должен быть не менее 0,112%. В противном случае степень рафинирования чугуна и сфероидизации графита оказывается недостаточной. При П более 0,188% повышенный расход модификатора, удорожая чугун, не приводит к повышению его свойств, наоборот, при этом возможно даже перемодифицирование чугуна с ухудшением формы графитных включений.Parameter P, characterizing the total content of complex modifier elements in cast iron, should be at least 0.112%. Otherwise, the degree of refining of cast iron and spheroidization of graphite is insufficient. When P is more than 0.188%, increased consumption of the modifier, increasing the cost of cast iron, does not lead to an increase in its properties, on the contrary, it is even possible to overmodify cast iron with a deterioration in the shape of graphite inclusions.

Содержание магния рекомендуется в пределах 0,02-0,05 мас.%. Если остаточное содержание магния менее 0,02 мас.%, то результаты модифицирования нестабильны. Увеличение содержания магния более 0,05 мас.% нецелесообразно, так как это не повышает свойства чугуна.The magnesium content is recommended in the range of 0.02-0.05 wt.%. If the residual magnesium content is less than 0.02 wt.%, The results of the modification are unstable. An increase in magnesium content of more than 0.05 wt.% Is impractical, since this does not increase the properties of cast iron.

Кальций играет роль десульфуратора и раскислителя, существенно уменьшая расход магния и РЗМ. Содержание менее 0,008 мас. % кальция соответствует чугуну, не модифицированному кальцием. Слишком большой расход кальция, соответствующий остаточному содержанию более 0,018 мас.%, увеличивает количество неметаллических включений, ухудшает усвоение модификатора и снижает свойства чугуна.Calcium plays the role of desulfurizer and deoxidizer, significantly reducing the consumption of magnesium and rare-earth metals. Content less than 0.008 wt. % calcium corresponds to cast iron not modified with calcium. Too much calcium consumption, corresponding to a residual content of more than 0.018 wt.%, Increases the number of non-metallic inclusions, impairs the absorption of the modifier and reduces the properties of cast iron.

РЗМ вводятся с целью нейтрализации элементов, оказывающих на графит десфероидизирующее действие (например, алюминия и различных микропримесей). При содержании менее 0,02 мас.% РЗМ полная сфероидизация графита не обеспечивается. Повышение содержания РЗМ более 0,06 мас.% нецелесообразно, так как не оказывает положительного эффекта, но удорожает чугун.REMs are introduced in order to neutralize elements that have a desferoidizing effect on graphite (for example, aluminum and various trace elements). When the content is less than 0.02 wt.% REM, complete spheroidization of graphite is not provided. An increase in the content of rare-earth metals more than 0.06 wt.% Is impractical, since it does not have a positive effect, but the cost of cast iron.

Дополнительно в состав чугуна введен барий (в виде силикобария в составе комплексного модификатора). Совместно с другими компонентами комплексного модификатора он обеспечивает глубокое рафинирование чугуна, полное устранение отбела и ферритизацию структуры чугуна даже в тонкостенных отливках. Для этого достаточно содержание бария в заявляемых пределах. При остаточном содержании бария более 0,10% его модифицирующий эффект не усиливается, но стоимость чугуна возрастает. При содержании бария менее 0,03% его рафинирующее и ферритизирующее действие проявляется незначительно.Additionally, barium was introduced into the composition of cast iron (in the form of silicobarium as part of a complex modifier). Together with other components of the complex modifier, it provides deep refining of cast iron, complete elimination of bleached and ferritization of the structure of cast iron even in thin-walled castings. For this, the barium content in the claimed limits is sufficient. With a residual barium content of more than 0.10%, its modifying effect is not enhanced, but the cost of cast iron increases. When the barium content is less than 0.03%, its refining and ferritizing effect is not significant.

В способе получения чугуна используют индукционную электроплавку, обеспечивающую возможность наиболее точного регулирования химического состава и хорошее перемешивание жидкого чугуна. В состав модифицирующей смеси включен силикобарий с целью наиболее глубокого рафинирования металла. Для предохранения модификатора от всплывания и сгорания в атмосфере используют чугунную решетку.In the method of producing cast iron, induction electric melting is used, which provides the most accurate control of the chemical composition and good mixing of molten cast iron. Silicobarium is included in the composition of the modifying mixture for the purpose of the most profound metal refining. To protect the modifier from floating and burning in the atmosphere, a cast-iron grate is used.

Комплексная обработка жидкого чугуна проводится в разливочном ковше при температуре 1390-1430°С, причем на дно ковша смесь укладывается послойно в виде "сандвича" (смесь лигатуры и силикобария, затем плавиковый шпат, а сверху пригружение чугунной решеткой).Complex processing of molten iron is carried out in a casting ladle at a temperature of 1390-1430 ° C, and the mixture is laid on the bottom of the ladle layer-by-layer in the form of a “sandwich” (a mixture of ligature and silicobarium, then fluorspar, and loading from above with a cast-iron grate).

Термическая обработка отливок состоит из трех стадий. Первую стадию проводят с целью гомогенизации чугуна в аустенитном состоянии, что обеспечивается нагревом до 950-1000°С и выдержкой от 3 до 5 часов. Вторая стадия заключается в ферритизирующем отжиге, для чего отливки медленно охлаждают (вместе с печью) от температуры первой стадии до 780-720°С, выдерживают при этих температурах 2,5-3 часа и медленно охлаждают до 650-600°С, после чего охлаждение до комнатной температуры ведут быстро (на воздухе для тонкостенных отливок, в воде для отливок с толщиной стенки более 20 мм) с целью предотвращения ферритной хрупкости. Третью стадию термической обработки проводят с целью упрочнения феррита путем его спинодального расслоения при искусственном старении. Для этого отливки нагревают до 350-420°С, выдерживают 2-3 часа и охлаждают на воздухе.Heat treatment of castings consists of three stages. The first stage is carried out with the aim of homogenizing cast iron in the austenitic state, which is ensured by heating to 950-1000 ° C and holding for 3 to 5 hours. The second stage consists in ferritizing annealing, for which the castings are slowly cooled (together with the furnace) from the temperature of the first stage to 780-720 ° C, kept at these temperatures for 2.5-3 hours and slowly cooled to 650-600 ° C, after which cooling to room temperature is carried out quickly (in air for thin-walled castings, in water for castings with a wall thickness of more than 20 mm) in order to prevent ferritic embrittlement. The third stage of the heat treatment is carried out in order to harden the ferrite by spinodal separation during artificial aging. For this, the castings are heated to 350-420 ° C, incubated for 2-3 hours and cooled in air.

Плавку чугуна проводили в индукционных тигельных печах емкостью 50 и 150 кг с кислой футеровкой. Использовали шихту, состоящую из литейного чугуна и ферросплавов (ферросилиция и ферромолибдена). Модифицирование проводили в разливочных ковшах емкостью от 50 до 100 кг. По каждому варианту химического состава чугуна в сухие песчано-глинистые формы отливали стандартные клиновые пробы толщиной 30 мм. Из клиновых проб после их термической обработки вырезали стандартные образцы для механических испытаний.Cast iron was melted in induction crucible furnaces with a capacity of 50 and 150 kg with an acid lining. Used a mixture consisting of cast iron and ferroalloys (ferrosilicon and ferromolybdenum). The modification was carried out in casting ladles with a capacity of 50 to 100 kg. For each variant of the chemical composition of cast iron, standard wedge samples 30 mm thick were cast into dry sand-clay molds. From the wedge samples after their heat treatment, standard samples were cut for mechanical tests.

Химические составы чугунов по всем вариантам приведены в табл.1, а результаты механических испытаний - в табл.2.The chemical compositions of cast irons for all options are given in Table 1, and the results of mechanical tests are shown in Table 2.

Видно, что предлагаемое сочетание химического состава чугуна, способа его получения и способа термической обработки обеспечивает по сравнению с прототипом значительно более высокие значения пластичности и ударной вязкости, в том числе и при отрицательной температуре. При выходе химического состава чугуна за предлагаемые пределы (сплавы №№5 и 6) свойства чугуна существенно ухудшаются. Отклонение способа термической обработки от п.3 изобретения (т.е. при термической обработке без старения) также приводит к снижению свойств чугуна, особенно предела прочности.It can be seen that the proposed combination of the chemical composition of cast iron, the method of its production and the method of heat treatment provides, in comparison with the prototype, significantly higher values of ductility and impact strength, including at a negative temperature. When the chemical composition of cast iron goes beyond the proposed limits (alloys Nos. 5 and 6), the properties of cast iron deteriorate significantly. Deviation of the heat treatment method from claim 3 of the invention (i.e., during heat treatment without aging) also reduces the properties of cast iron, especially the tensile strength.

Источники информацииInformation sources

1. Чугун: Справ. изд./ Под ред. А.Д.Шермана и А.А.Жукова. - М.: Металлургия, 1991. - 576 с.1. Cast Iron: Ref. ed. / Ed. A.D.Sherman and A.A. Zhukov. - M.: Metallurgy, 1991 .-- 576 p.

2. Патент РФ №2112073, кл. С 22 С 37/10.2. RF patent No. 2112073, class. C 22 C 37/10.

3. Патент РФ №2098508, кл. С 22 С 37/10.3. RF patent No. 2098508, cl. C 22 C 37/10.

4. Патент РФ №2198227, кл. С 22 С 37/10.4. RF patent No. 2198227, cl. C 22 C 37/10.

5. Холодостойкий чугун с шаровидным графитом/ Леков А.Т., Иванчева Ц.Р., Илиев З.М., Дафинова Р.И.// Кристаллизация и свойства высокопрочного чугуна в отливках. - Киев: Изд-во ИПЛ АН УССР, 1990. - С.97-102.5. Cold-resistant spheroidal graphite cast iron / Lekov AT, Ivancheva Ts.R., Iliev Z.M., Dafinova R.I. // Crystallization and properties of high-strength cast iron in castings. - Kiev: Publishing House of the IPL Academy of Sciences of the Ukrainian SSR, 1990. - P.97-102.

Таблица 1
Химические составы чугунов
Table 1
Chemical compositions of cast irons
ЧугунCast iron Содержание элементов, мас. %The content of elements, wt. % Параметр П, мас.%Parameter P, wt.% СFROM SiSi MnMn МоMo AlAl MgMg BaBa СаSa РЗМREM 1one 3,233.23 3,733.73 0,310.31 0,480.48 0,020.02 0,020.02 0,030,03 0,0120.012 0,050.05 0,1120,112 22 3,483.48 3,423.42 0,200.20 0,360.36 0,080.08 0,030,03 0,080.08 0,0180.018 0,060.06 0,1880.188 33 3,613.61 3,893.89 0,390.39 0,300.30 0,050.05 0,030,03 0,050.05 0,0110.011 0,030,03 0,1210.121 4four 4,084.08 2,762.76 0,470.47 0,150.15 0,030,03 0,050.05 0,100.10 0,0080.008 0,020.02 0,1780.178 55 3,023.02 2,142.14 0,660.66 0,610.61 0,010.01 0,060.06 0,110.11 0,0040.004 0,080.08 0,2540.254 66 4,304.30 3,963.96 0,200.20 0,030,03 0,120.12 0,010.01 0,020.02 0,0200,020 0,010.01 0,0600,060 Известный* [3]°СKnown * [3] ° C 2,862.86 1,781.78 0,140.14 30%thirty% 0,010.01 0,030,03 0,0040.004 0,030,03 0,0640,064 *) Содержится также 0,30%Ni *) 0.30% Ni is also contained

Таблица 2
Механические свойства чугунов (средние значения
table 2
Mechanical properties of cast irons (average values
ЧугунCast iron σВ, МПаσ V , MPa δ,%δ,% НВHB KCU, Дж/см2 приKCU, J / cm 2 at Примеч.*) Note *) +20°С+ 20 ° С -40°С-40 ° C 1one 510510 2323 163163 125125 4141 Т.о. 1T.O. one 466466 20twenty 160160 121121 3838 Т.о. 2T.O. 2 22 508508 2424 159159 127127 4444 Т.о. 1T.O. one 33 515515 20twenty 167167 109109 4040 Т.о. 1T.O. one 4four 512512 2525 161161 142142 4343 Т.о. 1T.O. one 480480 2121 159159 137137 3939 Т.о. 2T.O. 2 55 664664 77 217217 50fifty 88 Т.о. 1T.O. one 66 240240 1one 149149 1212 22 Т.о. 1T.O. one Известный [3]Famous [3] 596596 1212 183183 6868 2121 Т.о. 1T.O. one 602602 14fourteen 187187 7070 20twenty Т.о. 2T.O. 2 *) Т.о. 1 - термическая обработка в соответствии с п.3 изобретения (старением); т.о. 2 - термическая обработка без старения. *) Thus 1 - heat treatment in accordance with paragraph 3 of the invention (aging); thus 2 - heat treatment without aging.

Claims (3)

1. Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, алюминий, магний, кальций, РЗМ, железо и примеси, отличающийся тем, что дополнительно содержит барий и молибден при следующем соотношении компонентов, мас.%:1. Cast iron containing carbon, silicon, manganese, aluminum, magnesium, calcium, rare-earth metals, iron and impurities, characterized in that it additionally contains barium and molybdenum in the following ratio, wt.%: УглеродCarbon 3,23-4,083.23-4.08 КремнийSilicon 2,76-3,892.76-3.89 МарганецManganese 0,20-0,470.20-0.47 МолибденMolybdenum 0,15-0,480.15-0.48 АлюминийAluminum 0,02-0,080.02-0.08 МагнийMagnesium 0,02-0,050.02-0.05 БарийBarium 0,03-0,100.03-0.10 КальцийCalcium 0,008-0,0180.008-0.018 РЗМREM 0,02-0,060.02-0.06 Железо и примесиIron and impurities ОстальноеRest
2. Способ получения чугуна, включающий выплавку чугуна и обработку его расплава в разливочном ковше модифицирующей смесью компонентов, содержащей измельченную лигатуру, силикобарий и плавиковый шпат, отличающийся тем, что получают чугун по п.1, при этом плавку чугуна ведут в индукционных электропечах, при модифицировании используют чугунную решетку, пригружающую смесь, а расплав обрабатывают модифицирующей смесью, содержащей компоненты в следующем соотношении, мас.%:2. A method of producing cast iron, including smelting cast iron and treating its melt in a casting ladle with a modifying mixture of components containing crushed ligature, silicobarium and fluorspar, characterized in that the cast iron is produced according to claim 1, while cast iron is melted in induction furnaces, modification use a cast-iron grate, loading the mixture, and the melt is treated with a modifying mixture containing components in the following ratio, wt.%: СиликобарийSilicobarium 9,0-10,59.0-10.5 Плавиковый шпатFluorspar 12-1512-15 ЛигатураLigature ОстальноеRest
причем общее количество смеси составляет 2,8-3,5% от массы чугуна при массе решетки 1,5-2% от массы чугуна, а лигатура содержит, мас.%:moreover, the total amount of the mixture is 2.8-3.5% by weight of cast iron with a mass of the lattice of 1.5-2% by weight of cast iron, and the ligature contains, wt.%: КремнийSilicon 45-5545-55 МагнийMagnesium 6-96-9 КальцийCalcium 3-73-7 РЗМREM 3-83-8 АлюминийAluminum 1-31-3 ЖелезоIron ОстальноеRest
3. Способ термической обработки отливок из чугуна, включающий отжиг, нагрев, охлаждение и отпуск, отличающийся тем, что термической обработке подвергают отливки из чугуна по п.1, при этом проводят гомогенизирующий отжиг при 950-1000°С с выдержкой 3-5 ч, ферритизирующий отжиг путем охлаждения с печью до 780-720°С, выдержки при этой температуре 2,5-3 ч и последующего медленного охлаждения с печью до 650÷600°С, после чего проводят быстрое охлаждение на воздухе или в воде до комнатной температуры и осуществляют искусственное старение путем нагрева до 350-420°С с выдержкой 2-3 ч.3. The method of heat treatment of castings of cast iron, including annealing, heating, cooling and tempering, characterized in that the heat treatment is subjected to castings of cast iron according to claim 1, while conducting homogenizing annealing at 950-1000 ° C with an exposure of 3-5 hours ferritizing annealing by cooling with an oven to 780-720 ° C, holding at this temperature for 2.5-3 hours and then slowly cooling with an oven to 650 ÷ 600 ° C, after which quick cooling in air or water to room temperature is carried out and carry out artificial aging by heating to 350-420 ° C delay 2-3 hours.
RU2004122139/02A 2004-07-19 2004-07-19 Cast iron, method for producing the same and method for thermal processing of ingots cast from the same RU2267542C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004122139/02A RU2267542C1 (en) 2004-07-19 2004-07-19 Cast iron, method for producing the same and method for thermal processing of ingots cast from the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004122139/02A RU2267542C1 (en) 2004-07-19 2004-07-19 Cast iron, method for producing the same and method for thermal processing of ingots cast from the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2267542C1 true RU2267542C1 (en) 2006-01-10

Family

ID=35872556

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004122139/02A RU2267542C1 (en) 2004-07-19 2004-07-19 Cast iron, method for producing the same and method for thermal processing of ingots cast from the same

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2267542C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2573848C1 (en) * 2014-07-24 2016-01-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный университет путей сообщения" Friction iron for locomotive brake pad and method of its fabrication
RU2681076C1 (en) * 2018-01-31 2019-03-01 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ) Nodular cast iron, eutectic cementite inclusions and bainite-austenitic metal base heat treatment method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2573848C1 (en) * 2014-07-24 2016-01-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный университет путей сообщения" Friction iron for locomotive brake pad and method of its fabrication
RU2681076C1 (en) * 2018-01-31 2019-03-01 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ) Nodular cast iron, eutectic cementite inclusions and bainite-austenitic metal base heat treatment method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3443130B1 (en) Gray cast iron inoculant
CN108624806B (en) A kind of preparation method of the spheroidal graphite cast-iron of high-intensity and high-tenacity
CN115896634B (en) High-temperature-resistant nonferrous metal die-casting forming die steel material and preparation method thereof
JPS6338418B2 (en)
CN114635077A (en) Super austenitic stainless steel and preparation method thereof
RU2267542C1 (en) Cast iron, method for producing the same and method for thermal processing of ingots cast from the same
RU2412780C1 (en) Method of producing wear-resistant white iron
RU2307875C1 (en) Cast iron and method for heat treatment of its castings
CN109972024B (en) Steel for gear steel bar and preparation method thereof and preparation method of steel bar
CN108950368B (en) A kind of case of transmission spheroidal graphite cast-iron
CN108950369B (en) A kind of preparation method of case of transmission spheroidal graphite cast-iron
RU2432412C2 (en) Iron and procedure for its production
RU2307171C2 (en) Method for producing wear-resistant white iron castings
US2501138A (en) Globular inclusion control for steel making
JP2007119818A (en) METHOD FOR PRODUCING CHROMIUM-CONTAINING MOLTEN STEEL CONTAINING Ti
RU2138576C1 (en) cast iron
JPS6056056A (en) Process-hardenable austenite manganese steel and manufacture
RU2509159C1 (en) Making of cold-resistant cast iron
SU1027266A1 (en) Cast iron
SU1027264A1 (en) Cast iron
SU1749292A1 (en) Cast iron
RU2415949C2 (en) Procedure for production of cast iron with spherical graphite and austenite-ferrite metal matrix
SU773121A1 (en) High-strength cast iron
SU550454A1 (en) Cast iron
SU1014957A1 (en) Cast iron

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060720