RU2489511C2 - Grey cast iron obtaining method - Google Patents

Grey cast iron obtaining method Download PDF

Info

Publication number
RU2489511C2
RU2489511C2 RU2011146354/02A RU2011146354A RU2489511C2 RU 2489511 C2 RU2489511 C2 RU 2489511C2 RU 2011146354/02 A RU2011146354/02 A RU 2011146354/02A RU 2011146354 A RU2011146354 A RU 2011146354A RU 2489511 C2 RU2489511 C2 RU 2489511C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cast iron
carbon
manganese
silicon
iron
Prior art date
Application number
RU2011146354/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011146354A (en
Inventor
Людмила Венедиктовна Костылева
Любовь Владимировна Палаткина
Георгий Иванович Жидков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия"
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия"
Priority to RU2011146354/02A priority Critical patent/RU2489511C2/en
Publication of RU2011146354A publication Critical patent/RU2011146354A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2489511C2 publication Critical patent/RU2489511C2/en

Links

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: method involves obtaining of molten metal containing carbon, silicon, manganese, chrome, titanium, zirconium and copper as the main alloying components at the following ratio, wt %: carbon 2.9-3.6, silicon 1.2-1.7, manganese 0.2, 0.2-0.5, chrome 0.03-0.08, titanium 0.03-0.08, zirconium 0.02-0.10, copper 0.2-1.5, and iron is the rest, and introduction to molten metal to the bottom of a ladle of 0.03-0.10 wt % of a complex additive based on stannum, which contains the following, wt %: bismuth 14, selenium 14, boron 9, antimony 7, and stannum 7.
EFFECT: improvement of processibility and provision of high strength owing to stabilising pearlite structure in primary dendrites and reducing tendency of cast iron to formation of triple phosphide-cementite eutectics.
3 tbl

Description

Суть изобретения: Изобретение относится к области металлургии и предназначено для получения тонкостенных корпусных отливок ответственного назначения из серого чугуна в сельскохозяйственном, нефтегазовом и других отраслях машиностроения.The invention relates to the field of metallurgy and is intended to produce thin-walled case castings of critical use from gray cast iron in the agricultural, oil and gas and other engineering industries.

Известен перлитный серый чугун для изготовления отливок по способу Ланца, который при умеренной твердости НВ 160…180, а, следовательно, хорошей обрабатываемости резанием, имеет предел прочности σв=250…330 МПа. Столь высокие прочностные характеристики этого чугуна обеспечены уменьшением в его составе содержания кремния до 0,5…1,5%. В обычных условиях чугун с таким низким содержанием кремния затвердевает белым. Чтобы добиться полной графитизации эвтектики и получить отливки из серого чугуна без отбела, металл заливают в предварительно подогретые формы. Температура подогрева формы зависит от состава чугуна и толщины стенки отливки. Замедляя скорость охлаждения, можно получить достаточно мягкий и легко обрабатываемый чугун, содержащий, например, при 3,3% С и 0,8% Si, тогда как этот же самый чугун при обычных условиях охлаждения должен получиться настолько твердым (отбеленным), что обработать его было бы невозможно [1].Known perlite gray cast iron for the manufacture of castings according to the Lanz method, which, with moderate hardness HB 160 ... 180, and, therefore, good machinability by cutting, has a tensile strength σ in = 250 ... 330 MPa. Such high strength characteristics of this cast iron are ensured by a decrease in its composition of silicon content to 0.5 ... 1.5%. Under normal conditions, cast iron with such a low silicon content solidifies in white. To achieve complete graphitization of the eutectic and to obtain castings from gray cast iron without bleaching, the metal is poured into preheated forms. The mold heating temperature depends on the composition of cast iron and the wall thickness of the casting. By slowing down the cooling rate, it is possible to obtain a sufficiently soft and easily machined cast iron containing, for example, at 3.3% C and 0.8% Si, while the same cast iron under normal cooling conditions should be so hard (bleached) that it can be processed it would be impossible [1].

К недостаткам этого чугуна относится то, что необходимый при его использовании предварительный подогрев всей формы не обеспечивает оптимальных условий охлаждения и формирования перлитной структуры в стенках отливки разной толщины. Отливка получает замедленную скорость охлаждения во всех структурночувствительных интервалах температур, в том числе и в интервале дендритной кристаллизации и перлитного превращения, где такое замедление нежелательно с точки зрения получения оптимальной структуры металлической основы. Сложность технологии получения отливки при этом ограничивает номенклатуру возможных изделий.The disadvantages of this cast iron include the fact that the preheating of the whole form, necessary for its use, does not provide optimal cooling conditions and the formation of a pearlite structure in the walls of the castings of different thicknesses. The casting receives a slowed down cooling rate in all structurally sensitive temperature ranges, including in the range of dendritic crystallization and pearlite transformation, where such a slowdown is undesirable from the point of view of obtaining the optimal structure of the metal base. The complexity of the technology for casting thus limits the range of possible products.

Известны серые высококачественные чугуны для отливок, у которых временное сопротивление разрыву σв достигает 280…335 МПа за счет введения в шихту от 50 до 80% стали. Основная особенность получения этих чугунов состоит в том, чтобы содержание углерода в них не превышало 3,0%, а для предотвращения отбела отливок содержание кремния в металле должно быть от 2,0 до 2,5% [1, а также см. (CN 101671754, С21С 1/10. Дата публикации: 2010.03.17)].Known high quality gray cast iron for castings, in which the tensile strength σ to reach 280 ... 335 MPa by introducing into the charge of from 50 to 80% steel. The main feature of the production of these cast irons is that the carbon content in them does not exceed 3.0%, and to prevent bleaching of castings, the silicon content in the metal should be from 2.0 to 2.5% [1, see also (CN 101671754, C21C 1/10. Date of publication: 2010.03.17)].

Повышение прочностных характеристик серого чугуна с пластинчатым графитом путем коррекции состава в сторону уменьшения содержания Si или С, снижающей степень эвтектичности чугуна S c ( S c = % c 4,3 1 3 ( % S i + % P ) )

Figure 00000001
, %С, %Si, %Р - содержание углерода, кремния и фосфора в чугуне в % масс., широко применялось в практике литейного производства. При затвердевании низкоэвтектического чугуна образуется большое количество дендритных кристаллов первичного аустенита, которые способны эффективно упрочнять металл, армируя малопрочную эвтектическую матрицу, если в результате последующих превращений они приобретают чисто перлитную структуру [2, 3, 4, 5, 6].Improving the strength characteristics of gray cast iron with lamellar graphite by adjusting the composition in the direction of decreasing the content of Si or C, which reduces the degree of eutectic of cast iron S c ( S c = % c 4.3 - one 3 ( % S i + % P ) )
Figure 00000001
,% C,% Si,% P - the content of carbon, silicon and phosphorus in cast iron in wt.%, Has been widely used in foundry practice. Upon hardening of low-eutectic iron, a large number of dendritic crystals of primary austenite are formed, which are able to efficiently harden the metal, reinforcing a low-strength eutectic matrix, if as a result of subsequent transformations they acquire a pure pearlite structure [2, 3, 4, 5, 6].

Общим недостатком этих технических решений является склонность низкоэвтектических чугунов к нестабильности перлита и образованию феррита в области первичных дендритов, что снижает их армирующую способность и прочность чугуна в целом. Эта особенность структурообразования связана с закономерностями микроликвации компонентов чугуна, противоположно влияющих на термодинамическую активность углерода в аустените и феррите.A common drawback of these technical solutions is the tendency of low eutectic cast irons to perlite instability and the formation of ferrite in the primary dendrite region, which reduces their reinforcing ability and the strength of cast iron as a whole. This feature of structure formation is associated with patterns of microliquation of cast iron components, which oppositely affect the thermodynamic activity of carbon in austenite and ferrite.

Все элементы, повышающие активность углерода а с, сегрегируют в первичные дендритные кристаллы, а элементы, снижающие ас, обогащают эвтектическую составляющую. В силу такой «ликвационной поляризации» первичной структуры в дендритах активность углерода всегда (при любом составе чугуна) повышена, а в эвтектике понижена, что неизбежно вызывает перепад активности углерода Δа с, между этими микроликвационными зонами. Снижение активности углерода в эвтектике увеличивает склочность к кристаллизации чугуна в метастабильной системе и вероятность появления отбела в отливках.All elements that increase the activity of carbon a c segregate into primary dendritic crystals, and elements that reduce a c enrich the eutectic component. Due to this “segregation polarization” of the primary structure, the activity of carbon in dendrites is always (for any composition of cast iron), and in the eutectic it is reduced, which inevitably causes a difference in the activity of carbon Δ a s between these micro-segregation zones. A decrease in carbon activity in the eutectic increases the tendency to crystallization of cast iron in the metastable system and the likelihood of bleaching in castings.

Образовавшиеся в процессе кристаллизации сегрегации вследствие низкой диффузионной подвижности практически всех компонентов чугуна (кроме углерода) обладают очень высокой стойкостью и сохраняются не только до интервала эвтектоидного превращения, но и до комнатной температуры. Более того, они сохраняются и даже усугубляются при повторных нагревах [7]. Чугун, как любая система, стремится к выравниванию своих термодинамических характеристик, в частности, активности углерода. Ввиду низкой диффузионной подвижности других компонентов выравнивание ас в реальных условиях возможно только за счет массопереноса углерода из дендритов в эвтектику. Таким образом, неизбежное обогащение первичных дендритов элементами, повышающими активность углерода, предопределяет нестабильность перлитной структуры в этих микроликвационных областях.The segregation formed during the crystallization process due to the low diffusion mobility of almost all components of cast iron (except carbon) has a very high resistance and persists not only until the eutectoid transformation interval, but also to room temperature. Moreover, they are preserved and even aggravated by repeated heating [7]. Cast iron, like any system, seeks to equalize its thermodynamic characteristics, in particular, carbon activity. Due to the low diffusion mobility of other components, equalization of a with in real conditions is possible only due to the mass transfer of carbon from dendrites to eutectic. Thus, the inevitable enrichment of primary dendrites with elements that increase the activity of carbon determines the instability of the pearlite structure in these microliquations.

Графитизация эвтектоида с образованием перлитно-ферритной и даже чисто ферритной структуры в области первичных дендритов может развиться и при охлаждении отливок в форме или при последующих технологических или эксплуатационных докритических нагревах. Полная или частичная ферритизация первичных дендритов снижает их армирующую способность, и прочность чугуна в целом резко падает. При этом в работе [8] установлено, что разупрочняющее действие феррита, расположенного в первичных дендритах в 15-20 раз сильнее, чем феррита локализованного в эвтектической матрице.Graphization of the eutectoid with the formation of a pearlite-ferritic and even purely ferritic structure in the region of primary dendrites can also develop during cooling of castings in the mold or during subsequent technological or operational subcritical heating. Full or partial ferritization of primary dendrites reduces their reinforcing ability, and the strength of cast iron as a whole drops sharply. Moreover, it was found in [8] that the softening effect of ferrite located in primary dendrites is 15–20 times stronger than that of localized in a eutectic matrix.

Интенсивность обезуглероживания дендритов пропорциональна перепаду активности Δа с в микроликвационных зонах, величина которого зависит от химической природы компонентов чугуна и в силу отмеченной ранее «ликвационной поляризации» всегда растет при увеличении содержания компонентов любого комплекса. Иными словами невозможно подобрать компоненты, компенсирующие увеличение ас в дендритах, поскольку элементы, снижающие активность углерода, ликвируют в жидкую фазу и собираются преимущественно в эвтектике. Увеличение объемной доли дендритов также сопровождается усилением микроликвационной неоднородности и увеличением перепада активности Δа с.The intensity of decarburization of dendrites is proportional to the difference in activity Δ a c in microliquation zones, the value of which depends on the chemical nature of the components of cast iron and, due to the above-mentioned “liquation polarization”, always grows with an increase in the content of components of any complex. In other words, it is impossible to select the components that compensate for the increase in ac in dendrites, since the elements that reduce the activity of carbon segregate into the liquid phase and are collected mainly in the eutectic. An increase in the volume fraction of dendrites is also accompanied by an increase in microliquation heterogeneity and an increase in the activity difference Δ a s .

В работах [9] показано, что стабильность перлитной структуры в области первичных дендритов повышается в низкомарганцевых чугунах со сбалансирование пониженным содержанием кремния.In [9], it was shown that the stability of the pearlite structure in the region of primary dendrites increases in low manganese cast irons with balancing with a lower silicon content.

На основе этого исследования был выбран наиболее близкий к предлагаемому чугуну по технической сущности и достигаемому эффекту серый перлитный чугун со следующим соотношением ингредиентов, масс.%:Based on this study, we selected the closest to the proposed cast iron in technical essence and the achieved effect of gray perlite cast iron with the following ratio of ingredients, wt.%:

углерод 2,9-3,6;carbon 2.9-3.6;

кремний 1,2-1,7;silicon 1.2-1.7;

марганец 0,03-0,30;manganese 0.03-0.30;

хром 0,03-0,08:chrome 0.03-0.08:

титан 0,03-0,08;titanium 0.03-0.08;

цирконий 0,02-0,10;zirconium 0.02-0.10;

медь 0,20-1,50;copper 0.20-1.50;

железо остальное.iron the rest.

(см. SU 1294862 A1, МПК С22с 37/06).(see SU 1294862 A1, IPC C22c 37/06).

Недостатком данного способа является резкое ухудшение обрабатываемости резанием при повышенном содержании серы в чугуне с содержанием марганца, близком к нижнему значению заявленного интервала. В этом случае образуется тройная фосфидно-цементитная эвтектика - стеадит с очень высокой твердостью [10], что резко ухудшает обрабатываемость чугуна резанием.The disadvantage of this method is a sharp deterioration in machinability by cutting with a high sulfur content in cast iron with a manganese content close to the lower value of the declared interval. In this case, a triple phosphide-cementite eutectic is formed - steadite with a very high hardness [10], which sharply affects the machinability of cast iron by cutting.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является устранение вредного влияния серы, выраженного в образовании тройной фосфидно-цементитной эвтектики, снижающей обрабатываемость резанием, и предотвращение образования феррита в дендритных ветвях, вызывающее уменьшение прочности чугуна.The problem to which the invention is directed, is to eliminate the harmful effects of sulfur, expressed in the formation of a triple phosphide-cementite eutectic, which reduces machinability, and to prevent the formation of ferrite in dendritic branches, causing a decrease in the strength of cast iron.

Технический результат, достигаемый изобретением - повышение прочности за счет стабилизации перлитной структуры в первичных дендритах и улучшение обрабатываемости чугуна за счет предотвращения образования тройной фосфидно-цементитной эвтектики.The technical result achieved by the invention is to increase the strength by stabilizing the pearlite structure in the primary dendrites and improving the machinability of cast iron by preventing the formation of triple phosphide-cementite eutectic.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известный чугун, дополнительно вводится комплексная добавка, состоящая из 14% Bi; 14% Se; 14% Zn; 9% В; 7% Sb; 7% Sn; остальное Pb, в количестве 0,03…0,10% масс, при следующем содержании основных компонентов, % масс:The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the well-known cast iron, a complex additive consisting of 14% Bi is additionally introduced; 14% Se; 14% Zn; 9% B; 7% Sb; 7% Sn; the rest of Pb, in an amount of 0.03 ... 0.10% of the mass, with the following content of the main components,% of the mass:

углерод 2,9-3,6;carbon 2.9-3.6;

кремний 1,2-1,7;silicon 1.2-1.7;

марганец 0,20-0,50;manganese 0.20-0.50;

хром 0,03-0,08;chromium 0.03-0.08;

титан 0,03-0,08;titanium 0.03-0.08;

цирконий 0,02-0,10;zirconium 0.02-0.10;

медь 0,20-1,50;copper 0.20-1.50;

железо остальное.iron the rest.

Повышение нижнего и верхнего пределов содержания марганца обусловлено необходимостью связывания серы в сульфид марганца. Находясь в растворе, сера очень сильно ликвирует в жидкую фазу, вызывает сильное ее переохлаждение и образование развитой тройной фосфидно-цементитной эвтектики. Содержания марганца не может быть ниже, определяемого по формуле M n , % = 1,72 × S , % + 0,1     [11]

Figure 00000002
.The increase in the lower and upper limits of the manganese content is due to the need to bind sulfur to manganese sulfide. Being in solution, sulfur very liquates in the liquid phase, causing severe overcooling and the formation of a developed triple phosphide-cementite eutectic. The manganese content cannot be lower than determined by the formula M n , % = 1.72 × S , % + 0.1 [eleven]
Figure 00000002
.

Введение комплексной добавки поверхностно-активных элементов изменяет механизм кристаллизации дендритов первичного аустенита, а, следовательно, изменяются и ликвационные характеристики компонентов. Дендритный рост первичных кристаллов аустенита под действием вводимой добавки прекращается, и на его поверхности послойно кристаллизуется избыточный аустенит с более высоким содержанием кремния. Образовавшаяся высококремнистая оболочка в дальнейшем является барьером для массопереноса углерода из дендритных кристаллов в эвтектику. Сама оболочка будет иметь ферритную структуру, но обезуглероживание и ферритизация центральных областей дендритов будет затруднено. В результате дендриты со стабильно перлитной структурой будут обладать высокой армирующей способностью, что обеспечит повышенную прочность чугуна в целом.The introduction of a complex additive of surface-active elements changes the crystallization mechanism of dendrites of primary austenite, and, consequently, the segregation characteristics of the components also change. The dendritic growth of primary austenite crystals under the action of the introduced additive ceases, and excess austenite with a higher silicon content crystallizes in layers on its surface. The resulting high-silicon shell is subsequently a barrier to the mass transfer of carbon from dendritic crystals to eutectic. The shell itself will have a ferritic structure, but decarburization and ferritization of the central regions of the dendrites will be difficult. As a result, dendrites with a stable perlite structure will have a high reinforcing ability, which will provide increased strength of cast iron as a whole.

Изобретение иллюстрируется примерами, в которых комплексная добавка поверхностно-активных элементов была введена в количестве, соответствующем рекомендуемому интервалу (варианты 2-4, см. табл.1), а также в количестве, находящемся за его пределами (варианты 1, 5)), для сравнения выплавляли также чугун по известному способу (SU 1294862 А1, МПК С22с 37/06).The invention is illustrated by examples in which a complex additive of surface-active elements was introduced in an amount corresponding to the recommended interval (options 2-4, see table 1), as well as in an amount outside it (options 1, 5)), for comparison, cast iron was also smelted by a known method (SU 1294862 A1, IPC C22c 37/06).

Таблица 1.Table 1. Составы комплексной добавки в опытные плавки чугуна (в расчете на 10 кг жидкого металла)Compositions of a complex additive in experimental cast iron melts (per 10 kg of molten metal) Компонент добавки, содержание активного элементаThe component of the additive, the content of the active element Содержание компонента в опытных добавках, гThe content of the component in experimental additives, g 1one 22 33 4four 55 Сплав 3,6% Sb - 13,6% Sn - 72,8% Pb (литая дробь)Alloy 3.6% Sb - 13.6% Sn - 72.8% Pb (cast fraction) 1,251.25 2,02.0 3,03.0 4,04.0 5,05,0 Висмут металлический, 99,98% Bi (гранулированный)Bismuth metal, 99.98% Bi (granular) 0,20.2 0,50.5 1,01,0 1,51,5 2,02.0 Селен технический, 99,8% Se (порошок)Technical selenium, 99.8% Se (powder) 0,250.25 0,50.5 1,01,0 1,51,5 2,02.0 Цинк, 99,94% Zn (гранулированный)Zinc, 99.94% Zn (granular) 0,250.25 0,50.5 1,01,0 1,51,5 2,02.0 Кислота борная, 18% В (порошок)Boric acid, 18% V (powder) 1,01,0 2,02.0 3.03.0 4,04.0 5,05,0 Суммарное количество поверхностно-активных элементов, введенное с добавкой, % масс.The total amount of surface-active elements introduced with the addition,% of the mass. 0,0210,021 0,0310,031 0,0650,065 0,09230.0923 0,1190.119

Чугуны выплавлялись в индукционной печи ИС 1-004 на шихте, состоящей из металлизированных окатышей и ферросплавов. Жидкий металл модифицировали силикоцирконием с размером гранул 3-5 мм, вводя его в заливочный ковш под струю чугуна. Содержание меди регулировалось введением в шихту катодной меди. Комплексную добавку вводили на дно заливочного ковша. Из каждого варианта чугуна при температуре металла 1420-1400°С по термопаре погружения отливали технологические пробы на отбел (клин) и заготовки образцов для определения механических свойств 030 мм и длиной 340 мм. Составы чугунов приведены в таблице 2.Cast iron was smelted in an induction furnace IS 1-004 on a charge consisting of metallized pellets and ferroalloys. The liquid metal was modified with silico-zirconium with a grain size of 3-5 mm, introducing it into the casting bucket under a stream of cast iron. The copper content was regulated by introducing cathode copper into the charge. The complex additive was introduced to the bottom of the casting bucket. From each version of cast iron at a metal temperature of 1420-1400 ° C, technological samples were cast using an immersion thermocouple for bleaching (wedge) and sample blanks to determine the mechanical properties of 030 mm and a length of 340 mm. The compositions of cast irons are shown in table 2.

Таблица 2.Table 2. Химический состав* испытуемых чугуновChemical composition * of test cast irons Химические элементы составаChemical elements of the composition Содержание элементов, % масс.The content of elements,% of the mass. Варианты с комплексной добавкойComplex Additive Options По известному способуBy a known method 1one 22 33 4four 55 66 базовыеbasic СFROM 3,553,55 3,203.20 3,33.3 3,053.05 2,92.9 3,573.57 SiSi 1,71.7 1,451.45 1,681.68 1,41.4 1,621,62 1,71.7 MnMn 0,290.29 0,250.25 0,450.45 0,200.20 0,300.30 0,050.05 CrCr 0,0620,062 0,0300,030 0,0370,037 0,0300,030 0,080.08 0,0450,045 TiTi 0,0350,035 0,040.04 0,0420,042 0,0500,050 0,0550,055 0,0400,040 ZrZr 0,030,03 0,050.05 0,040.04 0,0250,025 0,060.06 0,0250,025 CuCu 0,70.7 0,50.5 0,30.3 1,01,0 0,80.8 0,720.72 SS 0,070,07 0,060.06 0,040.04 0,050.05 0,080.08 0,050.05 Введенные с комплексной добавкойIntroduced with a comprehensive supplement BiBi 0,00080,0008 0,00120.0012 0,0020.002 0,00250.0025 0,00450.0045 -- SeSe 0,0010.001 0,0020.002 0,0040.004 0,0040.004 0,0060.006 -- ZnZn 0,0030.003 0,0060.006 0,0080.008 0,0090.009 0,0100.010 -- ВAT 0,00070,0007 0,00140.0014 0,0020.002 0,0030.003 0,0070.007 -- SbSb 0,0040.004 0,0060.006 0,0090.009 0,0040.004 0,0050.005 -- SnSn 0,0050.005 0,00650.0065 0,0090.009 0,0070.007 0,0060.006 -- PbPb 0,0040.004 0,00450.0045 0.0040.004 0,0090.009 0,0090.009 -- * Остальное железо.* The rest is iron.

Склонность чугунов к отбелу исследовалась с помощью клиновых проб.The tendency of cast iron to bleach was studied using wedge samples.

Сравнительные испытания обрабатываемости резанием проводились по методу Кеснера при сверлении брусков квадратного сечения, со стороной 30 мм. Метод заключается в сверлении испытуемого материала сверлом при постоянной частоте вращения шпинделя и постоянном усилии на нем.Comparative tests of machinability by cutting were carried out according to the Kesner method when drilling square bars with a side of 30 mm. The method consists in drilling the test material with a drill at a constant spindle speed and constant force on it.

Характеристикой обрабатываемости служила глубина внедрения сверла (средняя из 10 замеров) в материал за фиксированное время (15 с).The workability was characterized by the depth of penetration of the drill (average of 10 measurements) into the material for a fixed time (15 s).

Испытания проводились на вертикально - сверлильном станке при частоте вращения шпинделя 350 мин-1 и усилии на шпинделе 490 Н, которое создавалось грузом. При этом использовали сверло ⌀10 мм из стали Р6М5, нормальной формы заточки (2φ=118°).The tests were carried out on a vertical drilling machine at a spindle speed of 350 min -1 and a force on the spindle of 490 N, which was created by the load. In this case, a ⌀10 mm drill made of P6M5 steel, a normal sharpening form (2φ = 118 °), was used.

Микроструктура металлической основы чугуна исследовалась после травления 4%-м спиртовым раствором азотной кислоты микрошлифов, вырезанных из образцов для механических испытаний.The microstructure of the metal base of cast iron was studied after etching with 4% alcohol solution of nitric acid microsections cut from samples for mechanical testing.

Полученные в результате исследований данные приведены в таблице 3.The data obtained as a result of research are shown in table 3.

Таблица 3.Table 3. Результаты сравнительных исследований чугуна, полученного по предлагаемому (вариант 1-5) и известному способамThe results of comparative studies of cast iron obtained by the proposed (option 1-5) and known methods Испытуемые чугуныTest cast iron Структура металлической основыMetal base structure Отбел по клиновой пробе, ммBleached by wedge test, mm Обрабатываемость резанием, глубина сверления,
мм
Machinability, drilling depth,
mm
Твердость, НВHardness, HB Предел прочности, σв, МПаTensile strength, σ in , MPa
с комплексной добавкой по вариантамwith complex additive options 1one Перлит + 5% ферритаPerlite + 5% Ferrite 1,51,5 6,06.0 140140 150150 22 Перлит + ферритная кайма вокруг ветвей дендритовPerlite + ferrite border around the branches of dendrites 2,02.0 5,25.2 208208 230230 33 2,52,5 4,854.85 216216 278278 4four 3,03.0 4,754.75 221221 318318 55 ПерлитPerlite 7,07.0 3,03.0 254254 300300 по известному способуby a known method 66 Перлит + 8% феррита + стеадитPerlite + 8% ferrite + steadite 4,04.0 1,81.8 265265 175175

При содержании марганца меньше нижнего предела, а комплексной добавки больше верхнего предела (варианты 5, 6, см. табл.1, 2) ухудшается обрабатываемость чугуна, а склонность к отбелу увеличивается.When the manganese content is less than the lower limit, and the complex additive is greater than the upper limit (options 5, 6, see table 1, 2), the machinability of cast iron deteriorates, and the tendency to bleach increases.

При недостаточном количестве комплексной добавки (вариант 1 табл.1, 2), резко снижается прочность чугуна.With an insufficient amount of complex additives (option 1 of table 1, 2), the strength of cast iron is sharply reduced.

Ограничение нижнего предела содержания марганца не менее 0,20% надежно защищает чугун от образования стеадита, а комплексная добавка стабилизирует перлитную структуру в области первичных дендритных кристаллов. Повышение верхнего предела содержания марганца до 0,5 мас.% продиктовано технологической необходимостью иметь достаточный заданный интервал концентраций. Вместе с тем такое увеличение содержание марганца не может вызвать разупрочнение чугуна вследствие ферритизации дендритных ветвей, поскольку перлитная структура в них стабилизирована действием комплексной добавки.The limitation of the lower limit of the manganese content of at least 0.20% reliably protects the cast iron from the formation of steadite, and a complex additive stabilizes the pearlite structure in the region of primary dendritic crystals. The increase in the upper limit of the manganese content to 0.5 wt.% Is dictated by the technological need to have a sufficient predetermined concentration range. At the same time, such an increase in the manganese content cannot cause softening of cast iron due to ferritization of dendritic branches, since the pearlite structure in them is stabilized by the action of a complex additive.

Анализ приведенных в таблице данных показывает, что по сравнению с известным аналогом предлагаемый способ получения отливок из серого чугуна имеет оптимальный комплекс механических и технологических свойств. Применение этого чугуна для изготовления сложных корпусных отливок повысит качество литья и позволит получить значительный экономический эффект.Analysis of the data in the table shows that, in comparison with the known analogue, the proposed method for producing gray iron castings has an optimal complex of mechanical and technological properties. The use of this cast iron for the manufacture of complex case castings will increase the quality of casting and will allow to obtain a significant economic effect.

Использованные источники литературыUsed sources of literature

1. К. Гейгер., Литейное дело. Пер. с немец. T.1. ОНТИ. Ленинград 1934, 320 с.1. K. Geiger. Foundry. Per. from German. T.1. ONTI. Leningrad 1934, 320 p.

2. Паттерсон В., Микроструктура чугуна и его свойства // В кн. 29-й Международный конгресс литейщиков / В Паттерсон / - М.: Машиностроение, - 1967, - с.55-63.2. Patterson V., Microstructure of cast iron and its properties // In the book. 29th International Foundry Congress / In Patterson / - M.: Mechanical Engineering, - 1967, - p. 55-63.

3. Гиршович Н.Г., Первичная структура как критерий оценки механических свойств серого чугуна / Н.Г. Гиршович, И.А. Иоффе, Г.А. Косников // - Л.: ЛДНТП, 1967. - 30 с.3. Girshovich NG, Primary structure as a criterion for assessing the mechanical properties of gray cast iron / N.G. Girshovich, I.A. Ioffe, G.A. Kosnikov // - L .: LDNTP, 1967 .-- 30 p.

4. Ильинский В.А., О композитном характере структуры кристаллизации чугунов с разной степенью эвтектичности. /В.А. Ильинский, Л.В. Костылева // Известия АН СССР. Металлы. -1986. - №5. - С.116-118.4. Ilyinsky VA, On the composite nature of the crystallization structure of cast irons with varying degrees of eutectic. / B.A. Ilyinsky, L.V. Kostyleva // Proceedings of the USSR Academy of Sciences. Metals -1986. - No. 5. - S.116-118.

5. Арзамасов Б.Н., Конструкционные материалы. Справочник. // Б.Н. Арзамасов / - М.: Машиностроение - 1990, - 687 с.5. Arzamasov BN, Construction materials. Directory. // B.N. Arzamasov / - M.: Mechanical Engineering - 1990, - 687 p.

6. Элиот Р., Управление эвтектическим затвердеванием // Р. Элиот / - М. Металлургия, - 1987, - 350 с.6. Eliot R., Management of eutectic solidification // R. Eliot / - M. Metallurgy, - 1987, - 350 p.

7. Il'insky V.A., Mechanism of Microsegregation in Iron-Carbon Alloys and New Possibilities in Foundry Technology // V.A. l'insky, A.A. Zhukov, L.V. Kostyleva / Cast Metals, - 1990, - v.3, - №1, - Р.42-48.7. Il'insky V.A., Mechanism of Microsegregation in Iron-Carbon Alloys and New Possibilities in Foundry Technology // V.A. l'insky, A.A. Zhukov, L.V. Kostyleva / Cast Metals, - 1990, - v.3, - No. 1, - P. 42-48.

8. Ильинский В.А., Влияние дендритной ликвации на перлитно-ферритную структуру серого чугуна // В.А. Ильинский, Л.В. Костылева / Металловедение и термическая обработка металлов. - 1987, - №5, - С.47.8. Ilyinsky V.A., Effect of dendritic segregation on the pearlite-ferrite structure of gray cast iron // V.A. Ilyinsky, L.V. Kostyleva / Metallurgy and heat treatment of metals. - 1987, - No. 5, - p. 47.

9. Ильинский В.А., Особенности кристаллизации чугуна, лимитирующие эффективность его легирования //В.А. Ильинский, Л.В. Костылева / Литейное производство, - 1990, - №4, - С.5-6.9. Ilyinsky VA, Features of crystallization of cast iron, limiting the effectiveness of its alloying // V.A. Ilyinsky, L.V. Kostyleva / Foundry, - 1990, - No. 4, - S.5-6.

10. Ильинский В.А., Литейные дефекты структуры тонкостенных чугунных отливок // В.А. Ильинский, Л.В. Костылева, Н.П. Рубцова, В.Г. Майков / Литейное производство, - 1988, - №12, - С.5-6.10. Ilyinsky V.A., Foundry defects in the structure of thin-walled cast iron castings // V.A. Ilyinsky, L.V. Kostyleva, N.P. Rubtsova, V.G. Maikov / Foundry, - 1988, - No. 12, - P.5-6.

11. Гиршович Н.Г., Чугунное литье // Н.Г. Гиршович / - Л. - М.: Металлургиздат, - 1949, - 708 с.11. Girshovich N.G., Iron casting // N.G. Girshovich / - L. - M .: Metallurgizdat, - 1949, - 708 p.

Claims (1)

Способ получения серого чугуна, включающий получение расплава, содержащего в качестве основных легирующих элементов углерод, кремний, марганец, хром, титан, цирконий, медь, отличающийся тем, что выплавляют расплав, содержащий основные легирующие элементы при следующем соотношении компонентов, мас.%:
углерод 2,9-3,6 кремний 1,4-1,8 марганец 0,20-0,50 хром 0,03-0,08 титан 0,03-0,08 цирконий 0,02-0,10 медь 0,20-1,50 железо остальное,

и вводят в расплав на дно заливочного ковша от 0,03 до 0,10 мас.% комплексной добавки, содержащей, мас.%:
висмут 14 селен 14 цинк 14 бор 9 сурьма 7 олово 7 свинец остальное
A method of producing gray cast iron, including the production of a melt containing carbon, silicon, manganese, chromium, titanium, zirconium, copper as the main alloying elements, characterized in that the melt containing the main alloying elements is melted in the following ratio of components, wt.%:
carbon 2.9-3.6 silicon 1.4-1.8 manganese 0.20-0.50 chromium 0.03-0.08 titanium 0.03-0.08 zirconium 0.02-0.10 copper 0.20-1.50 iron rest,

and injected into the melt at the bottom of the pouring bucket from 0.03 to 0.10 wt.% complex additives containing, wt.%:
bismuth fourteen selenium fourteen zinc fourteen boron 9 antimony 7 tin 7 lead rest
RU2011146354/02A 2011-11-15 2011-11-15 Grey cast iron obtaining method RU2489511C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011146354/02A RU2489511C2 (en) 2011-11-15 2011-11-15 Grey cast iron obtaining method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011146354/02A RU2489511C2 (en) 2011-11-15 2011-11-15 Grey cast iron obtaining method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011146354A RU2011146354A (en) 2013-05-20
RU2489511C2 true RU2489511C2 (en) 2013-08-10

Family

ID=48788935

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011146354/02A RU2489511C2 (en) 2011-11-15 2011-11-15 Grey cast iron obtaining method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2489511C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1294862A1 (en) * 1984-06-21 1987-03-07 Предприятие П/Я Р-6205 Cast iron
WO1994010354A1 (en) * 1992-10-26 1994-05-11 Cofap - Companhia Fabricadora De Peças Gray cast iron
RU2296809C1 (en) * 2006-03-02 2007-04-10 Юлия Алексеевна Щепочкина Cast iron
RU2365660C1 (en) * 2007-12-03 2009-08-27 Открытое акционерное общество "КАМАЗ-Металлургия" Cast iron
CN101671754A (en) * 2009-10-09 2010-03-17 青特集团有限公司 Method for smelting ductile cast iron

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1294862A1 (en) * 1984-06-21 1987-03-07 Предприятие П/Я Р-6205 Cast iron
WO1994010354A1 (en) * 1992-10-26 1994-05-11 Cofap - Companhia Fabricadora De Peças Gray cast iron
RU2296809C1 (en) * 2006-03-02 2007-04-10 Юлия Алексеевна Щепочкина Cast iron
RU2365660C1 (en) * 2007-12-03 2009-08-27 Открытое акционерное общество "КАМАЗ-Металлургия" Cast iron
CN101671754A (en) * 2009-10-09 2010-03-17 青特集团有限公司 Method for smelting ductile cast iron

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011146354A (en) 2013-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4548263B2 (en) Manufacturing method of cast iron products with excellent wear resistance
JP2006206967A (en) Method for continuously casting free-cutting steel for machine structure
RU2489511C2 (en) Grey cast iron obtaining method
RU2451097C1 (en) High-strength aluminium alloy and method for its obtaining
JPS6089549A (en) Process-hardenable austenite manganese steel and manufacture
JPH0790471A (en) High mn and high n austenitic stainless steel cast slab and its production
Dahle Grain refinement of high alloyed steel with cerium addition
JP3475607B2 (en) Prevention of chunky graphite crystallization of spheroidal graphite cast iron.
Larrañaga et al. Gray Cast Iron with High Austenite-to-Eutectic Ratio Part II–Increasing the Austenite-to-Eutectic Ratio through Austenite Nucleation
JP2626417B2 (en) Graphite spheroidizing alloy in mold and graphite spheroidizing method
US20180100208A1 (en) Grain refinement in iron-based materials
US2280286A (en) Addition agent and its use in the treatment of iron and steel
JPH0545661B2 (en)
SU1211331A1 (en) Ferritic steel
RU2135620C1 (en) Alloying composition
RU2318900C2 (en) Complex modifier for steel
RU2288294C2 (en) Cast wear-resistant steel for large parts of mining and smelting processes
RU2042734C1 (en) Steel
RU2194790C1 (en) Cast iron for rolls
Soiński et al. Inoculation of grey cast iron with master alloys containing strontium and zirconium
SU810832A1 (en) Method of smelting nitrogen-containing high-speed steel
JPH0428777B2 (en)
SU931782A1 (en) Master alloy
SU1705395A1 (en) Cast iron
Van der Eijk et al. Development of Grain Refiner Alloys for Steels

Legal Events

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

Effective date: 20131116