SU1446188A1 - Высокопрочный чугун дл массивных отливок - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии и может быть использовано при производстве массивных отливок. Цель изобретени  - повьшение технологической пластичности и ударной в зкости , а также снижение остаточных термических напр жений. Новый чугун содержит мас.%: С 3,4-3,7; Si 1,8- 2,2; Мп 0,08-0,18; Ni 0,15-0,30; Mg 0,05-0,08; V 0,03-0,08; Cr 0,02- 0, 0,01-0,08; Sb 0,001-0,03; Ti 0,005-0,02; Си 0,003-0,04; Се 0,002-0,01; Bi 0,001-0,002; Са 0,003- 0,02; La 0,002-0,01; В(С, N) 0,012- 0,05; TaN 0,005-0,03 и Fe - остальное . Дополнительный ввод в состав чугуна Са, La, карбонитридов бора В(С, N) и нитридов тантала TaN, обеспечили повышение технологической пластичности в 1,1-1,2 раза, ударной в зкости в 1,8-2,5 раза, а также снизило остаточные термические напр жени  в 1,71-1,89. 2 табл. а |j0a

Description

4 Эд

эо

ЭО

Изобретение относитс  к металлургии , в частности к разработке составов чугуна дл  массивных литых деталей .,

Цель изобретени  - повьшение ударной в зкости, технологической пластичности , а также снижение остаточных тep ичecкиx напр жений.

Карбонитриды бора ввод т в высоко ; прочный чугун дл  снижени  микропористости , повышени  стабильности структуры в толстостенных отливках и технологических средств. При концентрации их до 0,012 маСо% однород ность и дисперсность структуры чугуна в отливках недостаточны, а при повышении концентрации карбонитридов бора (более 0,05 мас.%) отмечаетс  снижение технологической пластичности , стойкости чугуна в услови х ударных нагрузок, жидкотекучести, трещи- ностойкости, что приводит к уменыпе нию эксплуатационной стойкости массивных литых деталей.

Дополнительное введение нитридов тантала стабилизирует процесс модифицировани  и повьппает гомогенность чугуна в толстостенных отливках, из мелькает структуру и повышает технологическую пластичность. При концент рахщи нитридов тантала до 0,005 мае. гомогенность чугуна в толстостенных отливках и его технологические свойства недостаточны, а при концентра ции более 0,03 мас.% снижаютс  упру- гопластические свойства, трещиностой кость и технологическа  пластичность

Никель (О,15-0,30 мас.%) микропе- гирует матрицу, повышает прочность, плотность, дисперсность и однородность структуры, технологические и пластические свойства в отливках, что обеспечивает стабильность упруго пластических и эксплуатационных свойств. При концентрации до 0,15 мае. легирующее вли ние на стабильность структуры и механические свойства про вл етс  слабо, а при увеличении содержани  никел  (более 0,3 мас.%) снижаютс  ударна  в зкость, трещино- стойкость и технологическа  пластичность .

Кальций используетс  в качестве раскисл ющей и микропегирующей добавки , очищакщей границы зерен и по- вьш1ашщей гомогенность структуры и свойств чугунке При концентрации кальци  до 0,003 мас.% его микроле0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

гирующий эффект недостаточен, а технологические свойства чугуна низкие, г при концентрации кальци  более Oj02 мас,% снижаетс  гомогенность структуры и однородность свойств в толстостенных отливках.

Введение ванади  в количестве 0,03-0,08 мас,% микролегирует матрицу , снижает микропористость, повышает однородность и плотность чугуна , усталостную прочность, стабильность технологических и механичес- KI-IX свойств. При концентрации ванади  до 0,03 мас.% ми1фолегирушщий эффект и повьшение прочности и технологических свойств про вл ютс  слабо, а верхний предел содержани  ванади  обусловлен увеличением склонности к трещинам и снижением в отливках пластических свойств и эксплуатационной стойкости в услови х высоких статических и динамических нагрузок.

Медь ввод т в качестве эффективной микролегирующей добавки, измель- чанщей структуру матрицы и графита, котора  существенно повЬш1ает пластические и технологические свойства. Вли ние меди и никел  усиливаетс  в присутствии молибдена (0,01- 0,08 масо%), хрома (0,02-0,06 мас.%), сурьмы (0,001-0,05 мас,%)5 висмута (0,001-0,002 мас,%) и цери  (0,002- 0,01 мас.%)о Однако при увеличении их концентрации вьш1е верхних пределов усиливаетс  отбел на поверхности отливок, снижаютс  однородность структуры, технологические свойства, а при концентрации менее нижних пределов их вли ние на механические и технологические свойства незначительно . При увеличении содержани  меди (более 0,04 мас.%) уси п;иваетс  ликваци , неоднородность структуры и свойств.

Лантан ввод т в качестве сфероиди- зирующей добавки, повьшзающей количество шаровидного графита в толстостенных отливках, упругопластические и технологические свойства. Модифици- рукщий эффект лантана при концентрации до 0,002 мае о % незначителен, а при содержании более 0,01 нас,7, снижаетс  технологическа  пластичность и повьппаетс  угар модификаторов, включа  и магний, содержание которого прин то в обычных количествах.

Висмут ввод т как повсфхиостно- актнпную добавку, усиливающую стабильность эффекта от легировани  карбонитридами бора и нитридами тан тала. При содержании висмута до 0,002 мас.% эффект незначителен, а при увеличении содержани  (более 0,01 мас.%) снижаетс  стабильность структуры, ухудшаютс  форма графи- та и технологические свойства.

Чугун выплавл ют в открытых индуционных печах с использованием литейных чугунов, чугунного лома, возврата прессового цеха, никел , фер- рованади , ферромарганца, меди, феррохрома , карбонитридов бора, брикетов нитридов тантала, ферролантана, ферроцери  и других ферросплавов. Феррохром, марганцовистый никель,

брикеты нитридов тантала, карбонит- риды бора, ванадий и ферромарганец ввод т в электропечь, а висмут, церий и магний - в литейные ковши. Заливку модифицированного расплава производ т в песчано-глинистые форм Усвоение нитридов тантала 90-94%, карбонитридов бора 91-96%, кальци  66-70%. Угар ванади  8-10%, висмута 32-37%, лантана 29-32%, магни  44-48%. Температура чугуна при залике форм 1370-1380°С.

Химический состав чугунов опытных плавок приведен в табл. 1; ме- ханические и технологические свой- ства чугунов - в табл. 2.

Остаточные напр жени  определ ют на решетчатых технологических пробах а жидкотекучесть, трещиностойкость и технолог ическую пластичность - на стандартных технологических пробах. Образцы дл  механических испытаний и исследовани  структуры вьрезают непосредственно из отливок с толпщн стенок 100-400 мм. Эталоном при исследовании структуры и технологических свойств слх жит высокопрочный чугун .

Как видно из табл. 2, механические и технологические свойства предлагаемого чугуна выше, чем у известного . Предлагаемьй высокопрочный чугун обеспечивает более высокую технологическую пластичность, ударную в зкость и более низкие остаточные напр жени  в отливках, чем известный высокопрочньй чугун.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Высокопрочный чугун дл  массивных отливок, содержащий углерод, кремний , марганец, никель, магний, ванадий , хром, молибден, сурьму, титан медь, церий, висмут и железо, о т- личающийс  тем, что, с целью повышени  ударной в зкости, технологической пластичности, а также снижени  остаточных термических напр жений, он дополнительно содержит кальций, лантан, карбонитриды бора и нитриды тантала при следующем соотношении компонентов, мас.%:

   Таблица 1

   Продолжение табл,1

   Свойства

   Ударна  в зкость, Дж/см, при толщине стенок

   100 мм

   250 мм 400 мм Повышение трещиностойкости,

   Жидкотекучесть по спиральной пробе, мм

   Величина остаточных технических напр жений в отливках , МПа

   Сопротивл емость задиру, МПа

   Относительна  технологическа  пластичность, %

   Продолжение табл.2

   560-620

   680-710

   720-750

   765-790

   36-39 21-25 18-22 15-19 2150-2530 2880-3960 3080-3220 3170-3230

   110-115

   128-135 136-142

   134-140