SU1157111A1 - Чугун с шаровидным графитом - Google Patents

Abstract

ЧУГУН С ШАРОВИДНЫМ ГРАФИТОМ дл  отливки, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, хром, медь, молибден, алюминий, магний, редкоземельные элементы и железо, отличающийс  тем, что, с целью улучшени  эксплуатационных свойств отливок и пластических свойств чугуна в литом состо нии, он дополнительно содержит титан, стронций и барий при следующем соотношении компонентов, мас.%: сл

Description

ел Изобретение относитс  к металлу гии, в частности к разработке состава чугуна дл  получени  отливок, обладающих повышенной гидроплотностью и пластичностью. Известен чугун CU .-Содержащий, мас.%: Углерод3,2-3,9 Кремний1,5-3,0 Марганец0,2-0,7 Магний0,01-0,06 Барий0,02-0,2 Редкоземельные металлы 0,005-0,1 Кальций0,03-0,2 Железо Остальное Указанный чугун не обеспечивает необходимых эксплуатационных свойст отливок и пластических свойств чугу на. Наиболее близким к предлагаемому по достигаемому результату  вл етс  чугун 2, содержащий, мас.%: Углерод3,4-3,8 Кремний1,8-2,4 Марганец0,7-1,2 Никель0,7-1,8 Медь0,2-0,5 Хром , 0,15-0,4 Молибден0,3-1,1 Алюминий0,1-0,3 Магний0,04-0,08 РЗМ0,005-0,02 ЖелезоОстальное Высокое содержание в известном чугуне хрома, марганца и молибдена приводит к получению в тонких стенках отливок структуросвободного цементита, что сказываетс  на повышении уровн  остаточных напр жений и получении недостаточных эксплуата ционных и пластических свойств чугуна в литом состо нии. Цель изобретени  - улучшение экс плуатационных свойств отливок и пла тических свойств чугуна в литом сос то нии . Указанна  цель достигаетс  тем, что чугун с шаровидным графитом дл  отливки, содержащий углерод, кремни марганец, никель, хром, медь, молиб ден, алюминий, магний, редкоземельн элементы и железо, дополнительно содержит титан, стронций и барий при следующем соотношении компонентов , нас. %: Углерод3,0-3,6 Кремний1,6-2,8 Оптимальное содержание углерода в чугуне находитс  в пределах 3, ,6%. При содержании углерода меньше 3,0% в микроструктуре чугуна по вл етс  структурносвободный цементит , а при содержании больше 3,6% значительно увеличиваютс  размеры графитовых включений и это приводит к уменьшению гидроплотности и прочностных свойств чугуна. Кремний в количестве 1,6-2,8% обеспечивает получение микроструктуры чугуна без цементита и высокие прочностные свойства. Если содержание кремни  меньше 1,6%, то в микроструктуре образуетс  ледебурит, а если больше 2,8%, то уменьшаетс  ударна  в зкость. Нижний предел по содержанию в чугуне марганца определ етс  его содержанием в рудах. При содержании меньше 0,1% марганец не оказывает / заметного вли ни  на микроструктуру и свойства чугуна. При содержании марганца больше 0,4% в микроструктуре чугуна по вл ютс  отдельные включени  цементита, что снижает прочностные свойства и, особенно, ударную в зкость чугуна. Ввод в состав чугуна никел  способствует улучшению микроструктуры и повьш1ению прочностных свойств чугуна. Благопри тное вли ние никел  наблюдаетс  при его содержании в чугуне больше 0,1%. При увеличении содержани  никел  больше 0,6% дальнейшее повышение свойств чугуна происходит медленно. Хром способствует перлитизации металлической матрицы микроструктуры чугуна. Вли ние хрома на микроструктуру и свойства чугуна начинает про вл тьс  при его содержании в металле больше 0,05%. При увеличении содержани  хрома больше 0,3% по3

 вл етс  структурносвободный цеменТИТ , что приводит к снижению пластических свойств чугуна.

Медь повьппает жидкотекучесть чугуна и положительно вли ет на строение металлической матрицы. Положи-, тельное вли ние меди про вл етс  при ее содержании в чугуне в количествах , превышающих 0,1%. При содержании больше 0,5% медь начинает отрицательно вли ть на гидроплотность чугуна.

Ввод в состав чугуна молибдена приводит к улучшению микроструктуры и повьш1ению прочностных и пластических свойств чугуна. Положительное вли ние молибдена начинает про вл тьс  при его содержании в чугуне больше 0,05%. При содержании больше 0,4% вли ние молибдена на повьш1ение прочностных свойств чугуна заметно уменьшаетс  и становитс  экономически необоснованным.

Ввод в состав чугуна алюмини  обусловлен тем, что он способствует подавлению выпадени  структурносвободного цементита в микроструктуре чугуна. Благопри тное, вли ние алюмини  про вл етс  при его содержании

I

в чугуне больше 0,05%. Если содержание алюмини  превышает 0,25%, та в чугуне на 1инают образовыватьс  пленки окиси алюмини , что приводит к снижению гидроплотности металла, а .следовательно, ухудшению эксплуатационных свойств отливок..

Магний обеспечивает получение в чугуне шаровидной формы графита. Если его содержание меньше 0,02%, то в чугуне получаетс  пластинчата  форма графита,,а если его количество превьппает 0,05%, то в чугуне по вл етс  структурносвободный цементит, повьшаетс  объемна  усадка и уменьшаетс  гидроплотность.

Ввод.в состав чугуна РЗМ способствует уменьшению размеров, увеличению количества и улучшению формы графитовых включений. Положительное вли ние РЗМ начинает про вл тьс  при их содержании в чугуне в количествах превышающих 0,005%. Если содержание РЗМ больше 0,02%, то дальнейшего улучшени  формы графитовых включений и уменьшени  их размеров не наблюдаетс .

Дополнительный ввод в состав чугу на титана обеспечивает получение

571114

в микроструктуре чугуна мало отличающегос  по величине и равномерно распределенного графита шаровидной формы. Благопри тное вли ние титана 5 на форму, размеры и распределение графита в микроструктуре чугуна про вл етс  при его содержании больше 0,01%. Если содержание титана превышает 0,08%, то он начинает про вл ть

10 карбидообразующее действие и отрицательно вли ет на прочностные свойства и гидроплотность чугуна.

Ввод в состав чугуна стронци  способствует получению формы графита

15 близкой к правильной шаровидной, и подавлению выпадени  в микроструктуре отдельных мелких включений цемен; тита. Такое вли ние стронци  начинает про вл тьс  при его содержании

20 в чугуне в количествах, больших 0,01%, При увеличении содержани  стронци  до 0,03%дальнейшее улучшение микроструктуры и повьш1ение свойств чугуна происходит медленно.

5 Барий обеспечивает более полное рафинирование исходного чугуна от газов, серы и фосфора и способствует увеличению количества центров графитизации и повьш1ению гидроплотности

Q металла. Положительное вли ние бари  начинает про вл тьс  при его содержании в чугуне больше 0,005%. Если его содержание превышает 0,02%, то , наблюдаетс  уменьшение числа центров

графитизации, увеличение размеров

графитовых включений и уменьшение гидроплотности чугуна.

Об эксплуатационных свойствах чугунных отливок суд т по величине

давлени  испытуемой жидкости, вызываклдей гидротечь в отливках.

Чугуны выплавл ли в печи ИСТ-0,16, Шихта необходимого состава загружалась в печь, расплавл лась, перегревалась до 1485±15 С.Жидкий чугун при этой температуре выдерживали в течение 10-15 мин, а затем выливали в ковш и модифицировали по сендвич -процессу 2,8% комплексного мод№

фикатора ЖКМК-6. После размешивани , выдержки и очистки чугун разливали по формам с заготовками дл  образцов и опытных отливок.

Химический состав предлагаемого и известного чугунов приведен в табл. 1.

Из данных табл. 1 видно, что составы 1 и 2 соответствуют известноку

чугуну, состав 3 содержит меньше стронци  и титана, состав 9 содержит больше титана, чем предлагаемьй чугун. Составы 4-8 соответствуют составу предлагаемого чугуна.

В табл. 2 приведены свойства и микроструктура чугунов известного и предлагаемого составов.

Из данных -цабл. 2 видно, что . в сравнении с известным в чугуне предлагаемого состава повышаетс  на 1,5-4% предел прочности при раст жении , на 2-7% предел текучести, на 10-25% ударна  в зкость, в три раза величина относительного удлинени  и почти в два раза величина давлени , при которой по вл етс  гидро-; течь в отливках. Это объ сн етс  уменьшением площади, зан той графитом , с 11,1-11,3 до 8,9-9,4% и уменьшением среднего размера графитовых включений с 42-46 до 23-30 мкм. Экономический эффект от внедрени  предлагаемого чугуна по сравнению с известным обеспечиваетс  за счет сокращени  содержани  никел  и молибдена в 2,0-2,5 раза, повьппени  пластических свойств чугуна в 2,5-3,0 раза, гидроплотности чугуна почти в два раза и возможного уменьшени  благодар  этому толщины стенок отливки на 15-30%.

Т а б л и ц а 1

1157111

Таблица

Предел прочности при раст жении, МПа746 768 778 788 Предел текучести, МПа54,3 54,6 58,2 58,7 Относительное удлинение, % 3,1 3,3 5,8 8,3 Ударна в зкость, кгсм/см23,2 3,4 3,3 3,7 Твердость (НВ), кгс/мм 250 260 242 247 Модуль упругости, кгс/мм 16350 16400 16500 16750 1 По вление гидротёчи при давлении, МПа668 683 704 1156 Площадь, зан та  графитом, % 11,3 11,1 10,8 9,1 Средний размер графитовых включений , мкм46 42 39 26 793 796 787 787 775 59,0 59,3 58,4 58,3 58,1 10,4 10,8 10,0 9,8 6,4 4,2 4,6 4,1 4,0 3,5 252 242 245 247 242 800 16850 16750 16700 16650 184 1263 1142 1137 829 8,9 8,7 9,3 9,4 10,6 25 23 28 30 .. 37

Claims (1)

1. ЧУГУН С ШАРОВИДНЫМ ГРАФИТОМ для отливки, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, хром, медь, молибден, алюминий, магний,’ редкоземельные элементы и железо, отличающийся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных свойств отливок и пластических свойств чугуна в литом состоянии, он дополнительно содержит титан, стронций и барий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

   Углерод 3,0-3,6 Кремний 1,6-2,8 Марганец 0,1-0,4 Никель 0,1-0,6 Хром 0,05-0,3 Медь 0,1-0,5 Молибден 0,05-0,4 Алюминий 0,05-0,25 Магний 0,02-0,05 г·*, Редкоземельные ' 3 элементы 0,005-0,02 ω Титан 0,01-0,08 Стронций 0,01-0,03 Г*~ Барий 0,005-0,02 Железо Остальное СП м

   Изобретение относится к металлург^- Марганец 0,1-0,4 гии, в частности к разработке сос- Никель 0,1-0,6 тава чугуна для получения отливок, Хром 0,05-0,3 обладающих повышенной гидроплот- Медь θ’, 1-0,5 · ностью и пластичностью. 5 Молибден 0,05-0,4 Известен чугун L1J, .содержащий, Алюминий 0,05-0,25 мае.%: Магний 0,02-0,05 Углерод 3,2-3,9 Редкоземельные Кремний 1.5-3,0 элементы 0,005-0,02 Марганец 0,2-0,7 10 Титан 0,01-0,08 Магний 0,01-0,06 Стронций 0,01-0,03 Барий 0,02-0,2 Барий 0,005-0,02 Редкоземельные Железо Остальное металлы 0,005-0,1 Оптимальное содержание углерода Кальций 0,03-0,2 15 в чугуне находится в пределах 3,0^ Железо Остальное з, 6%. При содержании углерода мень- Указанный чугун не обеспечивает те 3,0% в микроструктуре чугуна по-