RU2718849C1 - Немагнитный чугун - Google Patents
Немагнитный чугун Download PDFInfo
- Publication number
- RU2718849C1 RU2718849C1 RU2019115596A RU2019115596A RU2718849C1 RU 2718849 C1 RU2718849 C1 RU 2718849C1 RU 2019115596 A RU2019115596 A RU 2019115596A RU 2019115596 A RU2019115596 A RU 2019115596A RU 2718849 C1 RU2718849 C1 RU 2718849C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- iron
- cast iron
- machinability
- magnetic
- manganese
- 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
- C22C37/10—Cast-iron alloys containing aluminium or silicon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургии, в частности к немагнитным чугунам. Может использоваться в точном машиностроении и электротехнической промышленности. Немагнитный чугун содержит, мас. %: углерод 2,8-3,5; кремний 2,1-2,5; марганец 8-12; медь 0,8-1,3; алюминий 0,3-0,7; хром 0,02-0,06; РЗМ 0,02-0,05; цирконий 0,05-0,12; барий 0,02-0,06; серу 0,01-0,06; азот 0,01-0,03 и железо – остальное. Чугун обладает низким коэффициентом линейного расширения и хорошей обрабатываемостью резанием. 2 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к немагнитным аустенитным чугунам с низким коэффициентом линейного расширения, используемым в точном машиностроении и электротехнической промышленности и обладающим хорошей обрабатываемостью на металлорежущих станках - полуавтоматах и автоматах.
Известен легированный аустенитный марганцевый немагнитный чугун (Галдин Н.М. Отливки в точном машиностроении. - М.: Машиностроение, 1983. - С. 9), содержащий, мас. %:
Углерод | 3 54 |
Кремний | 3,31 |
Марганец | 10,06 |
Фосфор | 0,124 |
Сурьма | 0,3-0,4 |
Сера | 0,02 |
Железо | Остальное |
Высокие концентрации в этом чугуне кремния, фосфора, сурьмы и углерода увеличивают в отливках неоднородность крупнозернистой аустенитной структуры и коэффициент линейного расширения, снижают стабильность магнитной проницаемости, обрабатываемость резанием на станках-автоматах и физико-механические свойства.
Известен также легированный немагнитный автоматный чугун (Патент Великобритании №14752292, МПК С22С 37/08, 1971), содержащий, мас. %:
Углерод | 3,2-3,6 |
Марганец | 1,77-2,23 |
Титан | 1,15 |
Ниобий | 1,15 |
Ванадий | 1,15 |
Фосфор | 0,01 |
Сера | 0,03-0,1 |
Железо | Остальное |
Известный чугун не обеспечивает получения в отливках мелкозернистой аустенитной структуры со стабильными немагнитными, физико-механическими и эксплуатационными свойствами, обладает высокими остаточными термическими напряжениями и коэффициентом линейного расширения.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является немагнитный чугун (А.с. СССР №1216239, МПК С22С 37/10, 1986, прототип) следующего химического состава, мас. %:
Углерод | 2,8-3,6 |
Кремний | 1,5-2,3 |
Марганец | 8-10 |
Медь | 0,8-2,5 |
Хром | 0,08-0,5 |
Алюминий | 0,6-0,8 |
Редкоземельные металлы (РЗМ) | 0-0,1 |
Железо | Остальное. |
Известный чугун обладает следующими свойствами:
Предел прочности при изгибе, МПа | 760-870 |
Твердость в литом состоянии, HRC | 51-57 |
Величина остаточных термических напряжений, МПа | 28-40 |
Коэффициент линейного расширения от 20 до 100°С, 106×1/°С | 12-15 |
Магнитная проницаемость μ×106, Гн/м | 2,8-3,5 |
Коррозионная стойкость, г/м2⋅ч | 0,040-0,048 |
Недостатками известного чугуна являются повышенные значения твердости, остаточных термических напряжений и магнитной проницаемости. Отмечается также склонность чугуна к трещинам, особенно наблюдаемая при изготовлении чугунных крышек масляных выключателей, концевых коробок трансформаторов и нажимных колец электромашин.
Задачей данного технического решения является снижение магнитной проницаемости и остаточных термических напряжений, повышение трещиностойкости и обрабатываемости чугуна резанием.
Поставленная задача решается тем, что немагнитный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, алюминий, хром, РЗМ и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит цирконий, барий, серу и азот при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Углерод | 2,8-3,5 |
Кремний | 2,1-2,5 |
Марганец | 8-12 |
Медь | 0,8-1,3 |
Алюминий | 0,3-0,7 |
Хром | 0,02-0,06 |
РЗМ | 0,02-0,05 |
Цирконий | 0,05-0,12 |
Барий | 0,02-0,06 |
Сера | 0,01-0,06 |
Азот | 0,01-0,03 |
Железо | Остальное |
Проведенный анализ предложенного технического решения показал, что на данный момент не известны технические решения, в которых были бы отражены указанные отличия. Кроме того, указанные признаки являются необходимыми и достаточными для достижения положительного эффекта, указанного в цели изобретения. Это позволяет сделать вывод о том, что данные отличия являются существенными.
Дополнительное введение в чугун 0,05-012% циркония обусловлено существенным микролегирующим влиянием его на структуру, повышением ее однородности, обрабатываемости резанием, снижением дисперсности структуры и магнитной проницаемости. При увеличении содержания циркония более 0,12% увеличивается коэффициент линейного расширения и снижаются характеристики трещиностойкости, обрабатываемости резанием и удароустойчивости. При концентрации циркония менее 0,05% дисперсность структуры, обрабатываемость резанием и другие технологические свойства недостаточны.
Дополнительное введение 0,02-0,06% бария обусловлено его модифицирующей и графитизирующей активностью, значительным влиянием на дисперсность структуры, который очищает границы зерен, существенно повышает обрабатываемость резанием, трещиностойкость и упруго-пластические свойства. При увеличении содержания бария более 0,06% увеличивается его угар, повышаются неоднородность структуры и магнитная проницаемость, снижаются трещиностойкость и удароустойчивость. При концентрации бария менее 0,02% модифицирующий эффект, трещиностойкость, обрабатываемость резанием и эксплуатационные свойства недостаточны.
Дополнительное введение в чугун серы в количестве от 0,01 до 0,06% обусловлено существенным ее влиянием на снижение коэффициента линейного расширения и стабилизацию немагнитных свойств, улучшение обрабатываемости и технологических свойств чугуна. При увеличении содержания серы более 0,06% увеличивается неоднородность структуры, что снижает стабильность немагнитных свойств, характеристики трещиностойкости и удароустойчивости. При концентрации серы менее 0,01% усложняется технология плавки чугуна и ухудшаются технологические процессы обработки отливок и их трещиностойкость.
Дополнительное введение азота в количестве 0,01-0,03% обусловлено тем, что он является эффективной нитридообразующей добавкой, повышающей дисперсность структуры, обрабатываемость резанием, немагнитные и упруго-пластические свойства и снижающей термические напряжения в отливках. Верхний предел концентрации азота (0,03%) обусловлен образованием по границам зерен нитридов и карбонитридов при более высоких его концентрациях, снижением трещиностойкости, ударной вязкости и обрабатываемости резанием. При уменьшении концентрации азота менее 0,01% укрупняется структура, повышается магнитная проницаемость, ухудшаются механические, эксплуатационные свойства и обрабатываемость резанием.
Опытные плавки чугунов проводили в индукционных тигельных печах с использованием литейных чугунов марки Л2ШБ2 (ГОСТ 4832-95), передельного чугуна марки ПЛ11Б2 (ГОСТ 805-90), стального лома марок 1А и 2А (ГОСТ 2787-75), чугунного лома марки 17А (ГОСТ 2787-75), катодной меди, азотированного ферромарганца, цирконийсодержащего рудного сырья, силикобария и других ферросплавов. Для науглероживания чугуна использовали бой электродов. Температура выплавляемого чугуна не ниже 1430-1480°С. икролегирование медью производили после рафинирования расплава в печи, а модифицирование РЗМ, силикобарием и алюминием - в ковше с использованием экзотермических присадок. Заливку чугуна производили в литейные формы из холоднотвердеющей смеси.
Для определения свойств чугуна заливали решетчатые и ступенчатые технологические пробы. Остаточные термические напряжения определяли на решетчатых технологических пробах. Обрабатываемость резанием и оптимальную скорость резания определяли на токарных полуавтоматах с ЧПУ модели СА562Ф3и специализированных металлорежущих станках повышенной точности модели СА665Ф3станкостроительного завода ОАО «САСТА» в сравнении с обрабатываемостью литых заготовок из АЧС- 5 с аустенитной структурой и твердостью 180 НВ. Механические испытания (по ГОСТ 27208) проводились на стандартных образцах, а определение склонности к трещинообразованию проводилось на звездообразных технологических пробах диаметром 250 мм и высотой 140 мм. Определение твердости по Бринеллю производилось шариком диаметром 10 мм при нагрузке 30 кН по ГОСТ 24805.
В таблице 1 приведены химические составы чугунов опытных плавок, а в таблице 2 их технологические и эксплуатационные свойства.
Как видно из таблицы 2, предложенный немагнитный чугун обладает более высокими технологическими и эксплуатационными свойствами.
Claims (2)
- Немагнитный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, алюминий, хром, редкоземельные металлы (РЗМ) и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит цирконий, барий, серу и азот при следующем соотношении компонентов, мас. %:
-
углерод 2,8-3,5 кремний 2,1-2,5 марганец 8,0-12,0 медь 0,8-1,3 алюминий 0,3-0,7 хром 0,02-0,06 редкоземельные металлы (РЗМ) 0,02-0,05 цирконий 0,05-0,12 барий 0,02-0,06 сера 0,01-0,06 азот 0,01-0,03 железо остальное
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019115596A RU2718849C1 (ru) | 2019-05-21 | 2019-05-21 | Немагнитный чугун |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019115596A RU2718849C1 (ru) | 2019-05-21 | 2019-05-21 | Немагнитный чугун |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2718849C1 true RU2718849C1 (ru) | 2020-04-15 |
Family
ID=70277730
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019115596A RU2718849C1 (ru) | 2019-05-21 | 2019-05-21 | Немагнитный чугун |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2718849C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004232032A (ja) * | 2003-01-30 | 2004-08-19 | Osaka Prefecture | 球状バナジウム炭化物含有高マンガン鋳鉄材料及びその製造方法 |
RU2449044C1 (ru) * | 2010-12-30 | 2012-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославский государственный технический университет" | Немагнитный чугун |
US20120160363A1 (en) * | 2010-12-28 | 2012-06-28 | Exxonmobil Research And Engineering Company | High manganese containing steels for oil, gas and petrochemical applications |
AP2012006427A0 (en) * | 2010-02-01 | 2012-08-31 | Weir Minerals Australia Ltd | Metal alloys for high impact applications |
KR101365685B1 (ko) * | 2011-12-13 | 2014-02-25 | 부산대학교 산학협력단 | 오스테나이트계 저-니켈 합금주철 |
-
2019
- 2019-05-21 RU RU2019115596A patent/RU2718849C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004232032A (ja) * | 2003-01-30 | 2004-08-19 | Osaka Prefecture | 球状バナジウム炭化物含有高マンガン鋳鉄材料及びその製造方法 |
AP2012006427A0 (en) * | 2010-02-01 | 2012-08-31 | Weir Minerals Australia Ltd | Metal alloys for high impact applications |
US20120160363A1 (en) * | 2010-12-28 | 2012-06-28 | Exxonmobil Research And Engineering Company | High manganese containing steels for oil, gas and petrochemical applications |
RU2449044C1 (ru) * | 2010-12-30 | 2012-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославский государственный технический университет" | Немагнитный чугун |
KR101365685B1 (ko) * | 2011-12-13 | 2014-02-25 | 부산대학교 산학협력단 | 오스테나이트계 저-니켈 합금주철 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108950432B (zh) | 一种高强度、高韧性低合金耐磨钢的制造方法 | |
CN108359886B (zh) | 一种耐磨灰铸铁材料及其铸造工艺 | |
RU2718849C1 (ru) | Немагнитный чугун | |
RU2449044C1 (ru) | Немагнитный чугун | |
LU502587B1 (en) | Low-cost, high-strength ferritic nodular cast iron, and preparation method and use thereof | |
RU2337996C1 (ru) | Высокопрочный антифрикционный чугун | |
RU2513363C1 (ru) | Высокопрочный антифрикционный чугун | |
RU2581542C1 (ru) | Высокопрочный антифрикционный чугун | |
RU2611624C1 (ru) | Высокопрочный легированный антифрикционный чугун | |
RU2365660C1 (ru) | Чугун | |
RU2615409C2 (ru) | Высокопрочный антифрикционный чугун | |
RU2409689C1 (ru) | Серый антифрикционный чугун | |
JP4544126B2 (ja) | 低炭素硫黄快削鋼の製造方法 | |
RU2583225C1 (ru) | Высокопрочный хладостойкий чугун | |
RU2352675C1 (ru) | Высокопрочный антифрикционный чугун | |
KR101657850B1 (ko) | 경화능이 우수한 중탄소 쾌삭강 및 그 제조방법 | |
RU2365659C1 (ru) | Антифрикционный чугун | |
SU1726547A1 (ru) | Сплав на основе меди | |
RU2718843C1 (ru) | Высокопрочный легированный антифрикционный чугун | |
KR102264261B1 (ko) | 유압기기용 구상흑연 주철 및 이의 제조 방법 | |
RU2267542C1 (ru) | Чугун, способ его получения и способ термической обработки отливок из него | |
RU2602312C1 (ru) | Серый антифрикционный чугун | |
RU2203344C2 (ru) | Литейная сталь | |
RU2318900C2 (ru) | Комплексный модификатор для стали | |
RU2479646C1 (ru) | Сортовой прокат горячекатаный из рессорно-пружинной стали |