RU2583225C1 - High-strength cold-resistant cast iron - Google Patents
High-strength cold-resistant cast iron Download PDFInfo
- Publication number
- RU2583225C1 RU2583225C1 RU2014149671/02A RU2014149671A RU2583225C1 RU 2583225 C1 RU2583225 C1 RU 2583225C1 RU 2014149671/02 A RU2014149671/02 A RU 2014149671/02A RU 2014149671 A RU2014149671 A RU 2014149671A RU 2583225 C1 RU2583225 C1 RU 2583225C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cast iron
- iron
- content
- boron
- strength cold
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C37/00—Cast-iron alloys
- C22C37/04—Cast-iron alloys containing spheroidal graphite
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к разработке составов высокопрочного хладостойкого чугуна с шаровидным графитом.The invention relates to the field of metallurgy, in particular to the development of compositions of high-strength cold-resistant cast iron with spherical graphite.
Известен высокопрочный хладостойкий чугун [1], при производстве которого делается графитизирующее модифицирование в 2 этапа. Недостатком данного чугуна является резкое падение ударной вязкости при низких температурах (начиная -40°C и ниже) более чем в 2 раза.Known for high-strength cold-resistant cast iron [1], the production of which is a graphitizing modification in 2 stages. The disadvantage of this cast iron is a sharp drop in toughness at low temperatures (starting at -40 ° C and below) more than 2 times.
Наиболее близким к предлагаемому чугуну является чугун [2]. Химический состав указан в табл. 1.Closest to the proposed cast iron is cast iron [2]. The chemical composition is shown in table. one.
Благодаря совместному вводу Mg, La, Са, Al и Zr чугун имеет высокие пластические свойства, ферритную металлическую матрицу и стабильность при получении шаровидного графита при минимальном расходе сфероидизирующего модификатора, но имеет недостаточную хладостойкость, т.е. ударную вязкость при отрицательных температурах.Due to the combined introduction of Mg, La, Ca, Al, and Zr, cast iron has high plastic properties, a ferritic metal matrix, and stability in the production of spherical graphite with a minimum consumption of a spheroidizing modifier, but has insufficient cold resistance, i.e. impact strength at low temperatures.
Техническим результатом данного изобретения является повышение ударной вязкости высокопрочного чугуна при отрицательных температурах.The technical result of this invention is to increase the toughness of ductile iron at low temperatures.
Технический результат достигается тем, что высокопрочный хладостойкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, магний, лантан, кальций, алюминий, цирконий, серу, фосфор, железо, дополнительно содержит бор, при следующем содержании компонентов, мас. %:The technical result is achieved in that high-strength cold-resistant cast iron containing carbon, silicon, manganese, chromium, magnesium, lanthanum, calcium, aluminum, zirconium, sulfur, phosphorus, iron, additionally contains boron, with the following components, wt. %:
Аналогов, содержащих отличительные признаки предлагаемого технического решения, не обнаружено. На ОАО «ГАЗ», в условиях литейной лаборатории, были проведены опытные сравнительные плавки с известным и предложенным чугунами. Чугун выплавлялся в индукционной печи ИСТ-016 с кислой футеровкой. В качестве шихты использовали чушковые передельные чугуны, возврат высокопрочного чугуна, отходы стали и ферросплавы. Лантан, кальций и алюминий вводили в виде модификатора "Lamet", а цирконий и бор вводили в виде ферросплавов. Металл перегревали в печи до 1500°C и заливали чугун в четыре песчаноглинистые формы с реакционными камерами и литыми заготовками для вырезки образцов на механические испытания. Во всех четырех формах количество добавок было одинаковым, кроме бора. В реакционные камеры форм вводили 0,6% "Lamet" + борную кислоту (0,06-0,08%). Цирконий вводили в виде 0,4% ферроциркония марки ФС60Цр5 в ковш. Количество бора варьировалось от 0,003% до 0,1% (табл. 1, варианты 1-4).Analogues containing the distinguishing features of the proposed technical solution were not found. At OAO GAZ, in the conditions of a foundry laboratory, experimental comparative melts were conducted with the known and proposed cast irons. Cast iron was smelted in an IST-016 induction furnace with an acid lining. As a charge, pig-iron pig irons, return of ductile iron, steel waste and ferroalloys were used. Lanthanum, calcium and aluminum were introduced in the form of the Lamet modifier, and zirconium and boron were introduced in the form of ferroalloys. The metal was overheated in an oven to 1500 ° C and cast iron was poured into four sandy clay forms with reaction chambers and cast billets for cutting samples for mechanical testing. In all four forms, the amount of additives was the same except for boron. 0.6% Lamet + boric acid (0.06-0.08%) was introduced into the reaction chambers of the forms. Zirconium was introduced as 0.4% FS60Cr5 grade ferrozirconium into the bucket. The amount of boron ranged from 0.003% to 0.1% (Table 1, options 1-4).
Как показали испытания образцов на ударную вязкость (табл. 2), оптимальным содержанием бора в этом чугуне является 0,005-0,007%) (табл. 2, варианты 2-3), оказывающее наибольшее влияние на ударную вязкость.As tests of samples for impact strength showed (Table 2), the optimum boron content in this cast iron is 0.005-0.007%) (Table 2, options 2-3), which has the greatest impact on impact strength.
Изменения в химический состав выплавляемого чугуна введены с целью стабильного получения максимальной ферритизации структуры чугуна в отливках и обеспечения необходимых свойств чугуна.Changes in the chemical composition of cast iron are introduced in order to stably obtain maximum ferritization of the cast iron structure in castings and to provide the necessary properties of cast iron.
С понижением содержания углерода возрастает количество перлита, сохраняющегося после отжига. При этом вероятно также наличие структурного свободного цементита и графита нешаровидной формы. Поэтому необходимо иметь повышенное содержание углерода (3,85-4,05%), чтобы обеспечить более высокие литейные свойства и в то же время не снизить механические свойства.With a decrease in carbon content, the amount of perlite remaining after annealing increases. Moreover, the presence of structural free cementite and graphite of a non-spherical shape is also likely. Therefore, it is necessary to have a high carbon content (3.85-4.05%) in order to provide higher casting properties and at the same time not reduce the mechanical properties.
С точки зрения пластичности, наилучшим является содержание кремния в чугуне в пределах 2,2-2,7%. Во избежание отрицательного влияния на ударную вязкость и с целью снижения порога хладноломкости его содержание не должно превышать 2,7%.From the point of view of ductility, the best is the silicon content in cast iron in the range of 2.2-2.7%. In order to avoid a negative impact on the toughness and in order to reduce the cold brittleness threshold, its content should not exceed 2.7%.
Марганец оказывает влияние, противоположное влиянию кремния, уменьшая количество феррита и увеличивая количество перлита, поэтому, с целью снижения порога хладноломкости, его содержание не должно превышать 0,06%.Manganese has the opposite effect of silicon, reducing the amount of ferrite and increasing the amount of perlite, therefore, in order to reduce the cold brittleness threshold, its content should not exceed 0.06%.
Хром является еще более сильным карбидостабилизатором, чем марганец, поэтому его содержание ограничено еще больше, до 0,05%.Chromium is an even stronger carbide stabilizer than manganese; therefore, its content is even more limited, to 0.05%.
Увеличение содержания фосфора до 0,025-0,030% вызывает снижение пластических свойств, прочность при растяжении понижается, а твердость возрастает. Для получения высокой ударной вязкости верхний предел содержания фосфора должен быть ограничен 0,03%.An increase in phosphorus content to 0.025-0.030% causes a decrease in plastic properties, tensile strength decreases, and hardness increases. To obtain high impact strength, the upper limit of the phosphorus content should be limited to 0.03%.
Содержание серы ограничено до 0,02-0,022%. При большем содержании серы стабльного получения шаровидного графита не получается.The sulfur content is limited to 0.02-0.022%. With a higher sulfur content, stable production of spherical graphite does not work.
Содержание магния рекомендуется в пределах 0,03-0,06%. Если остаточное содержание магния менее 0,03%, то результаты модифицирования нестабильны. Увеличение содержания магния более 0,06% нецелесообразно, так как это не повышает свойства чугуна.The magnesium content is recommended in the range of 0.03-0.06%. If the residual magnesium content is less than 0.03%, the modification results are unstable. An increase in magnesium content of more than 0.06% is impractical, since this does not increase the properties of cast iron.
Предлагаемое количество лантана, кальция и алюминия (чугуны 1-4 табл. 1) обеспечивает максимальный эффект повышения температуры расплава за счет их взаимодействия с серой и кислородом чугуна, что улучшает растворимость модификатора. Очищает границы зерен, дает максимальный графитизирующий эффект и минимальную усадку.The proposed amount of lanthanum, calcium and aluminum (cast iron 1-4 table. 1) provides the maximum effect of increasing the temperature of the melt due to their interaction with sulfur and oxygen of cast iron, which improves the solubility of the modifier. Cleans grain boundaries, gives maximum graphitizing effect and minimal shrinkage.
При повышении суммарного содержания лантана, кальция, алюминия модификатор плохо усваивается, графита выделяется меньше, увеличивается количество неметаллических включений, увеличивается усадка.With an increase in the total content of lanthanum, calcium, and aluminum, the modifier is poorly absorbed, less graphite is released, the number of non-metallic inclusions increases, and shrinkage increases.
Снижение содержания этих элементов не обеспечивает модификатору хорошей десульфурирующей способности, что также не позволяет получить при обработке высокопрочного чугуна графит полностью сфероидальной формы.The decrease in the content of these elements does not provide the modifier with a good desulfurizing ability, which also does not allow to obtain graphite in a fully spheroidal form when machining high-strength cast iron.
При содержании углерода и кремния в указанных пределах усадка сплава наименьшая.When the carbon and silicon contents are within the specified limits, the shrinkage of the alloy is the smallest.
При меньшем содержании углерода и кремния жидкотекучесть чугуна уменьшается и усадка увеличивается.With a lower content of carbon and silicon, the fluidity of cast iron decreases and shrinkage increases.
При большом содержании углерода и кремния происходит флотация графита и образование плен и усадка чугуна увеличивается.With a high content of carbon and silicon, graphite flotation occurs and the formation of captives and shrinkage of cast iron increases.
В известном чугуне без добавок La, Са, Al усадка резко возрастает.In the known cast iron without additives La, Ca, Al, the shrinkage increases sharply.
Дополнительное модифицирование циркониевой лигатурой ФС60Цр5 в количестве 0,2-0,6% уменьшает количество вермикулярного графита до нуля и улучшает форму графита от компактного до шаровидного. Количество феррита увеличивается до 95-100%, а твердость уменьшается со 187 до 140 НВ.Additional modification with zirconium alloy FS60Tsr5 in an amount of 0.2-0.6% reduces the amount of vermicular graphite to zero and improves the shape of graphite from compact to spherical. The amount of ferrite increases to 95-100%, and the hardness decreases from 187 to 140 HB.
Дополнительно в состав чугуна введен бор в количестве 0,005-0,007%. Совместно с комплексным модификатором бор оказывает влияние на процесс кристаллизации высокопрочного чугуна, приводящий к значительному измельчению зерен и повышению устойчивости аустенита к распаду при переохлаждении. Также бор обладает высокой химической активностью по отношению к кислороду и азоту. Более высокое содержание бора (≥0,01%) приводит к карбидостабилизирующему эффекту и резкому снижению пластических характеристик, а небольшое содержание бора (≤0,002%) не оказывает на сплав никакого влияния (табл. 2).Additionally, boron in the amount of 0.005-0.007% was introduced into the composition of cast iron. Together with a complex modifier, boron influences the crystallization process of ductile iron, which leads to a significant grinding of grains and an increase in the resistance of austenite to decomposition under supercooling. Boron also has a high chemical activity with respect to oxygen and nitrogen. A higher boron content (≥0.01%) leads to a carbide-stabilizing effect and a sharp decrease in plastic characteristics, and a small boron content (≤0.002%) does not have any effect on the alloy (Table 2).
Источники информацииInformation sources
1. Яковлев М.И., Пестов Е.С., Андреев А.Д. «Хладостойкий чугун с шаровидным графитом». Литейное производство №3, 2001.1. Yakovlev M.I., Pestov E.S., Andreev A.D. "Cold-resistant nodular cast iron." Foundry No. 3, 2001.
2. Зиновьев Ю.А. и др. «Высокопрочный чугун» патент №2413026, С22С 37/04, бюллетень №6, 2011.2. Zinoviev Yu.A. and other "High-strength cast iron" patent No. 2413026, C22C 37/04, bulletin No. 6, 2011.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014149671/02A RU2583225C1 (en) | 2014-12-09 | 2014-12-09 | High-strength cold-resistant cast iron |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014149671/02A RU2583225C1 (en) | 2014-12-09 | 2014-12-09 | High-strength cold-resistant cast iron |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2583225C1 true RU2583225C1 (en) | 2016-05-10 |
Family
ID=55959851
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014149671/02A RU2583225C1 (en) | 2014-12-09 | 2014-12-09 | High-strength cold-resistant cast iron |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2583225C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107801426A (en) * | 2017-09-19 | 2018-03-16 | 邯郸慧桥复合材料科技有限公司 | A kind of deep soil loosing shovel and its production method |
RU2715931C1 (en) * | 2019-10-10 | 2020-03-04 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения", АО "НПО "ЦНИИТМАШ" | High-strength cold-resistant cast iron with spherical graphite |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1546511A1 (en) * | 1988-01-26 | 1990-02-28 | Институт проблем литья АН УССР | Cast iron |
EP2184372A1 (en) * | 2007-08-31 | 2010-05-12 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Austenitic cast iron, process for manufacturing the same, austenitic cast iron castings, and exhaust system parts |
US20100239451A1 (en) * | 2007-06-26 | 2010-09-23 | Incorporated National University Iwate University | Flake Graphite Cast Iron And Production Method Thereof |
RU2413026C1 (en) * | 2009-12-15 | 2011-02-27 | Открытое акционерное общество "ГАЗ" (ОАО "ГАЗ") | High strength iron |
-
2014
- 2014-12-09 RU RU2014149671/02A patent/RU2583225C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1546511A1 (en) * | 1988-01-26 | 1990-02-28 | Институт проблем литья АН УССР | Cast iron |
US20100239451A1 (en) * | 2007-06-26 | 2010-09-23 | Incorporated National University Iwate University | Flake Graphite Cast Iron And Production Method Thereof |
EP2184372A1 (en) * | 2007-08-31 | 2010-05-12 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Austenitic cast iron, process for manufacturing the same, austenitic cast iron castings, and exhaust system parts |
RU2413026C1 (en) * | 2009-12-15 | 2011-02-27 | Открытое акционерное общество "ГАЗ" (ОАО "ГАЗ") | High strength iron |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107801426A (en) * | 2017-09-19 | 2018-03-16 | 邯郸慧桥复合材料科技有限公司 | A kind of deep soil loosing shovel and its production method |
CN107801426B (en) * | 2017-09-19 | 2020-12-18 | 邯郸慧桥复合材料科技有限公司 | Subsoiler and production method thereof |
RU2715931C1 (en) * | 2019-10-10 | 2020-03-04 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения", АО "НПО "ЦНИИТМАШ" | High-strength cold-resistant cast iron with spherical graphite |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104357735A (en) | High-chromium cast iron and preparation method thereof | |
CN103602879A (en) | Preparation method for high strength gray cast iron material | |
RU2395366C1 (en) | Procedure for production of casts out of alloyed iron | |
RU2583225C1 (en) | High-strength cold-resistant cast iron | |
CN102676908A (en) | Rare earth inoculant-promoted D-type graphite alloy glass mold | |
RU2401316C1 (en) | Wear-resistant cast iron | |
CN104388810A (en) | Preparation method of as-cast nodular cast iron and nodular cast iron | |
RU2513363C1 (en) | High-strength antifriction iron | |
CN114411049B (en) | Low-cost and high-strength ferritic nodular cast iron and preparation method and application thereof | |
RU2611624C1 (en) | High-strength alloyed antifriction cast iron | |
CN104087812A (en) | Vermicular graphite cast iron material with high vermicular graphite percentage | |
RU2509159C1 (en) | Making of cold-resistant cast iron | |
RU2715931C1 (en) | High-strength cold-resistant cast iron with spherical graphite | |
RU2203344C2 (en) | Casting steel | |
Mittal et al. | Property enhancement of spheroidal graphite cast iron by heat treatment | |
RU2409689C1 (en) | Grey bearing cast iron | |
RU2615409C2 (en) | High-strength antifriction cast iron | |
RU2450076C1 (en) | Grey perlite cast iron | |
RU2718843C1 (en) | High-strength alloyed antifriction cast iron | |
RU2432412C2 (en) | Iron and procedure for its production | |
RU2720271C1 (en) | High-strength alloyed antifriction cast iron | |
RU2718849C1 (en) | Nonmagnetic iron | |
RU2602312C1 (en) | Grey bearing cast iron | |
SU1546511A1 (en) | Cast iron | |
RU2631930C1 (en) | Modifier |