SU1260406A1 - Ковкий чугун - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к ковким чугунам и может быть использовано дл  изготовлени  сложньрс т желонагруженных отливок, работающих в услови х низких температур. Цель изобретени  - повьшение прочности и хла- достойкости чугуна при снижении литейного брака и сокращении времени графитизирующего отжига. Ковкий чугун содержит, масД: .С 2,1-2,8; Si 1,1- 1,6; Мп 0,1-0,6 Сг 0,01-0,06; Си 0,05-0,3; Ni 0,05-0,3; Са 0,01-0,05; Mg 0,02-0,05; Се 0,01-0,04; Zr 0,001- 0,-01; Bi 0,0006-0,003: Fe остальное. Свойства чугуна: 8 563-586 МПа; порог хладноломкости (-95)-(-105) с), литейный брак 5,1-7,0%; цикл отжига 22-25 ч. 2 табл. с € (Л с № о: О 4 О О)

Description

Изобретение относитс  к металлургии , а именно к производству феррит- ных ковких чугунов, обладающих высот- кими литейными и механическими свойствами , пригодньгх дл  изго товлени  деталей, способных работать при низких (до ) температурах в услови х Крайнего Севера.

Цель изобретени  - повышение ударной в зкости и хладостойкости,Выплавку предлагаемого чугуна проводили в индукционной печи ИСТ 016 на шихте, состо щей из чушковьЕх чугунов и стального лома„

В жидкий чугун вводили легирующие ,элементы:, медь, никель и цирконий. Расплав перегревали до 1500 С, выдерживали 10 мин и выпускали з разливочный ковш, куда перед заливкой в водили в виде механической смеси цирконий, висг- ут,, магний и церий Заливку в разовые формы производили при 1 380-.3420°С, Литые образцы подвергали термической обработке - отлшгу на феррит,, по следующему режиму: нагрев до 960°С в течение 10-32 ч, выдержка Т1ри этой температуре до полного распада цементита, охлаждение в течение аса до 760°С и поапедующее медленное охлаждение в печи с 760 до 710°С в течение 8 ч, дальнейшее охлаждение 4-6 ч.

Химический состав выплавл емых чугунов представлен в табл. 1, а их литейные и механические свойства в табл. 2,

При содержании углерода и кремни  ниже нижних пределов уменьшаетс  количество центров кристаллизации, т.е происходит образование неблагопри тной первичной структуры белого чугуна , и ухудшаетс  жрщкотекучесть расплава .

Верхние пределы углерода и кремни  выбраны с учетом предотвращени  образовани  включений графита при первичной кристаллизации расплава и ускорени  процесса формировани  включений графита отжига.

Содержание марганца в пределах 0,1-0,6% выбрано с учетом получени  однородной ферритной структуры после графитизирующего отжига без остаточного перлита При этом нижний предел выбран на основе минимального содер - жани  марганца в исходных шихтовых материгшах, а верхний,, исход  из того , что более высокое содержание дан-

5

0

ного элемента тормозит вторую стадию графитизации, уменьшает количество центров графитизации, способству  перлитизации металлической основы, что ведет к снижению пластичности чугуна .

Положительное вли ние хрома на размер первичных зерен в ковком чугуне сказываетс  только при его содер- жании более 0,01%„ При содержании хрома более 0,06%,, несмотр  на присутствие в составе чугуна графитизи- рующих и модифицирующих элементов, он про вл ет карбидообразующее действие , понижа  пластичность и в зкость чугуна.

Медь способствует графитизации, повышает однородность структуры и в зкость чух уна. Содержание меди меньше нижнего предела практически не оказьшает вли ни  на процесс кристаллизации расплава, а следовательно , на прочность и пластические свойства. Концентраци  меди выше верхнего предела способствует увеличению цикла отжига и количества перлита, что отрицательно сказывает- ,с  на пластичности ковкого чугуна.

Введение в чугун никел  основано на его пололдательном вли нии на процесс .графитизации (снижение цикла от- ;хига), а также увеличении им прочностных свойств.

При одновременном ускорении первой стадии графитизации никель при содержании более 0,3% снижает температуру эвтектоидного превращени  и способствует увеличению количества перлита при проведении второй стадии графитизации . При содержании менее 0,05% никель практически не оказывает вли ни  на процесс графитизации и механические свойства чугуна.

Кальций оказывает суш,ественное : вли ние на снижение содержани  серы в расплаве, что имеет большое значение дл  получени  ферритного ковкого чугуна с высокими прочностными свойствами. При этом одновременно повьшаетс  лсидкотекучесть расплава, плотность металла, а также снижаютс  термические напр жени  в литой структуре .

Содержание кальци  в количествах 5 меньше его нижнего предела не оказывает воздействи  на свойства чугуна, а концентраци  данного элемента вьше верхнего предела способствует по в- .

0

5

0

5

0

ленню в структуре чугуна значительного количества окислов, отрицатеЛь- но вли ющих на ударные свойства деталей .

Нижний предел магни   вл етс  той . границей, ниже которой он не оказьша- ет свое модифицирующее действие. Модифицирующее вли ние магни  способ ствует улучщению формы графита и наиболее равномерному его распределению в результате чего повьшаютс  механические (двойства чугуна. Содержание магни  выше верхнего предела вызьша- ет эффект перемодифицировани , ухуд

20

25

шй  форму включений графита, а в ито-- 5 но вли ет на графитизацию в процессе ге з еньша  пластические свойства предлагаемого ковкого чугуна.

Присадка циркони  приводит к изменению условий кристаллизации расплава , образованию мелкозернистой структуры за счет мелкодисперсных карбидов и сульфидов, вьщелившихс  в жидком чугуне, что способствует увеличению прочностных характеристик, и сокращению пикла графитизирующего- отжига.

Цирконий В количестве менее 0,001 %недостаточно эфсрективно вли-  ёт на свойства расплава, а более 0,01% приводит к образованию дисперс-30 кого пластинчатого перлита после гра- 1 фитизирующего отжига. Это способствует увеличению твердости и прочности, снижа  при этом ударн-ую в зкость и относительное удлинение 35

Висмут при кристаллизации увеличивает число центров кристаллизации в 5-7 раз при одновременном увеличении степени компактности включений графита отжига. В результате умень- 40 шени  размера первичного зерна и улучщеНИН формы включений графита отжига повьшаютс  не только в зкость и прочность, но и уменьшаетс  литейный брак, особенно по усадочньм дефектам,45

Содержание висмута, превышающее верхний предел, способствует образованию раковин, повьша  литейный брак и снижа  тем самым качество отливок, ,а менее нижнего предела не оказывает 50 никакого положительного действи  на свойства чугуна.

отжига и ведет к снижению прочностных свойств ковкого чугуна.

Из данных, приведенных в табл. 2, следует, что предлагаемый ковкий чугун по литейным и механическим свойствам превосходит известньш чугун, это позвол ет получить значительный экономический эффект в результате увеличени  надежности и долговечности отливок, особенно при их эксплуатации в услови х Крайнего Севера.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Ковкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, медь, никель кальций, магний, церий, и железо, отличающийс  тем, что, с целью поБьпаени  прочности, ударной в зкости и хладостойкости, он допрл- нительно содер сит цирконий и висмут при следующем содержании ингредиентов , мае.%:

   Углерод

   Кремний

   Марганец

   Хром

   Медь

   Никель

   Кальций

   Магний

   Церий

   Циркоиий

   Висмут

   Железо

   2,1-2,8

   1,1-1,6

   0,1-0,6

   0,01-0,06

   0,05-0,3

   0,05-0,3

   0,01-0,05

   0,02-0,05

   0,01-0,04

   0,001-0,01

   0,0006-0,003

   Остальное

   О

   604064

   Вли ние цери  на свойства жидкого чугуна заключаетс  в нейтрализации деглобул ризирующих элементов,отрицательно вли ющих на формирование вклю- 5 чений графита и металлической основы чугуна, что в достаточной степени сказываетс  как на прочности и ударной в зкости, так и на длительности графитизирующего отжига.

   Содержание цери  менее 0,01% не обеспечивает глобул ризирующего эффекта , а его концентраци  выше верхнего предела способствует образованию интерметаллидов, что отрицатель

   но вли ет на графитизацию в процессе

   отжига и ведет к снижению прочностных свойств ковкого чугуна.

   Из данных, приведенных в табл. 2, следует, что предлагаемый ковкий чугун по литейным и механическим свойствам превосходит известньш чугун, это позвол ет получить значительный экономический эффект в результате увеличени  надежности и долговечности отливок, особенно при их эксплуатации в услови х Крайнего Севера.

   Формула изобретени 

   Ковкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, медь, никель, кальций, магний, церий, и железо, отличающийс  тем, что, с целью поБьпаени  прочности, ударной в зкости и хладостойкости, он допрл- нительно содер сит цирконий и висмут при следующем содержании ингредиентов , мае.%:

   2,1-2,8

   1,1-1,6

   0,1-0,6

   0,01-0,06

   0,05-0,3

   0,05-0,3

   0,01-0,05

   0,02-0,05

   0,01-0,04

   0,001-0,01

   0,0006-0,003

   Остальное

   ю

   IT) Ю ого

   да cTv - 00

   I I I

   ю

   CN

   CM CN

   ОС CM

   о

   04

   t

   m

   f,

   CO

   oo о fi л

   CM

   LT)

   Ч

   О

   LC

   9l

   m

   - r

   О