SU1458416A1 - Чугун - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургик и может быть использовано при изготовлении чугунных деталей, работающих в услови х знакопеременных нагрузок . Цель изобретени  - повышение усталостной прочности и пластичности. Новый чугун содержит, мас.%: С 2,3-1 3,6; Si 1,8-2,5; Мп 0,1-0,4; Mg 0,01- 0,. Си 0.5-0,8; Са 0,06-0,10; Ni 0,6-0, 8; РЗМ 0,03-0,06; Zr 0,02-0,10; Ва 0502-0,10; Fe остальное. Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна За и изменение в нем соотношени  Са, Mg и Ni обеспечивают по сравнению с известным повышение усталостной прочности в 1,2-1,3 раза и пластичности на 4,5-5%. 1 табл. tC

Description

Изобретение относитс  к металлургии , в частности к разработке составов чугуна дл  деталей, работающих в услови х знакопеременных нагрузок,

;-;ель изобретени  - повьпление усталостной прочности и пластичности.

Изобретение иллюстрируетс  примерами конкретного выполнени  Выбор граничных пределов содержани  компонентов в чугуне предлагаемого состава обусловлен ,

Введение циркони  в состав чугуна при указанном соот} ошении остальных компонентов приводит к адсорбции его атомов на границах зерен матрицы чугуна и, как следствие, преп тствует зернограничному скольжению атомов железа в услови х знакопеременных нагрузок , что способствует повьшению сопротивлени  усталости чугуна. Одновременно атомы i циркони  вытесн ют с гран1Щ зерен внутрь матрицы вредные примеси (хром, фосфор), что предотвращает охрупчивание границ зерен и, как следствие, снижение пластических свойств металла.

При вводе циркони  в состав чугуна менее 0,02 мас.% его действие, по- вышаюшее сопротивление усталости, не про вл етс . При его содержании в чугуне более О,1 мас.% цирконий образует на границах зерен самосто тельные фазы (окислы, нитриды, карбомит- риды) 5 привод щие к сн11жению пласти-- ческих свойств и сопротивлени  усталости чугуна о

Углерод и кремний в указанных пределах обеспечивают получение чугуна без структурно-свободного цементита, резко снижающего пластические свойст 14

ва чугуна. При превышении верхних пределов содержани  этлк элементов (соответственно 3,8 и 2,5 мас.%) воз растает количество графита в чугуне и, как следствие, снижаетс  его сопротивление усталости,, Н1-кшие предел содержани  углерода и кремни  (соответственно 3,2 и 1,8 мас.%) обусловлены необходимостью получени  струк- туры чугуна без отбела,, поншкающего пласти-чность металла.

Марганец в указанных пределах ле- гирует твердый раствор матрицы чугуна и повышает, таким образом, его со- противление усталости. При содержании марганца в чугуне менее О, масс% его легирующее действие не про вл етс ; при содержании марганца в чугуне более 0,4 мас.% снкжаюг.с  пластичес- кие свойства металла из-за по  влени  отбела в его структуре,

Никель и медь в :ука анных пределах способствует повышению сопротивлени  ;усталости чугуна. При к содержании в чугуне ниже 0,6 и 0,5 мас.% указанное действие эт1«с элементов не про вл етс . При превышении кк содержани  свыше 0,8 масс,% резко ;г;ро вл етс  i-ix перлитизирующее матрицу вли ние, что приводит к снижение пл,г-стическизс свойств металла. Более высокий уровень концентраций этих элементов в предлагаемом чугуне в сравнении с прототипом св зан с необходимостью обе- спечить более высокое сол:ротивление усталости чугуна.

Магний и редкоземельные металлы в указанном сочетании обеспечивают наиболее благопри тные услови  дл  кри™ ста-плизации графита шаронвдной форм), обусловливающей максимальное сопротивление усталости чугунае При их содержани х , выход цнх за указанные пределы, в структуре чугуна формиру- ютс  включени  пластинча еой или вер- микул рной формы, что .снижает сопрот щление усталости чуг уна. Более низкий уровень шс содержани  в чугуне в сравнении с протот: пом обус- ловлен про влением самос . о тельного сфероидизирующего графит действи  циркони  о

Введение кальци г в состав чугуна способствует нейтрализации вредных примесей (серы, кислорода, ({юсфора) и, как следетвиеэ повьшению степени усвоени  циркони  металлом. При содержании кальци.  в чугуне более

0,1 мас,% ухудшаютс  пластические свойства металла, при содержании кал ги  в чугуне менее 0,06 мас.% снижаетс  степень усвоени  циркони  метал лом и поэтому ухудшаетс  его сопротивление усталости. Более высокий уровень концентрации кальци  в чугуне в сравнении с прототипом обусловлен пониженным содержанием магни , ВЫПОЛНЯЮЩИЕ в известном чугуне аналогичные функции.

Барий в составе чугуна обеспечивает измельчение включений графита в его структуре, что приводит к повышению пластичности и сопротивлени  усталости чугуна. При содержании бари  в чугуне менее 0,02 мас.% указанное его действие не про вл етс , при содержании бари  в чугуне более 0,1 мас,(% форма графита в структуре ухудшаетс , что приводит к снижению сопротивлени  усталости чугуна

Сравнительш е испытани  свойств чугунов производили на образцах, от- литбгх в трефоБидные заготовки с диаметром лепестков 30 мм. Чугуны плавили в индукционной печи высокой частоты емкостью 150 кг.с В качестве шихты использовали чугун литейный, сталные отходы и ферросплавы.

Компоненты (магниевую лигатуру с содержанием магни  18%, лигатуру ФСЗОРЗМЗО) помещали на дно ковша перед выпуском металла. Расплав выпускали из печи при 1450 С и после сн ти  шлака и вторичного модифицировани  чугуна 0,8% ФС75 разливали по формам. Сопротивление усталости чугуна определ ли на машине типа МУИ- 6000 при изгибе цо симметричному циклу на базе 10 циклов; механические свойства - по стандартным методикам.

Состав и механические свойства исследованных чугунов представлены в таблице.

Дополнительный ввод в состав чугуна бари , а также повышение в нем содержани  никел  и кальци  позволили повысить сопротивление усталости в ,2-1.3 раза, а также пластичности на 4,5-5%.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Чугун, содержащий углерод, кремний , марганец, магний, медь, кальций никель, .редкоземельные элементы, цирконий и железо, отличающий- с   тем, что, с целью повышени  усталостной прочности и пластичности, он дополнительно содержит барий при следующем соотношении компонентов, масЛ:

   Углерод 3,2-3,6 Кремний 1,8-2,5 Марганец 0,1-0,4 Магний 0,01-0,015

   льнты

   0,5-0,8

   0,06-0,10

   0,6-0,8

   0,03-0,06 0,02-0,10 0,02-0,10 Остальное