SU1581769A1 - Чугун - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии и может быть использовано при производстве чугунных отливок, работающих при отрицательных температурах. Цель изобретени  - повышение предела прочности при раст жении, а также усталостной прочности и ударно-усталостной долговечности при температурах от -10 до -50°С. Новый чугун содержит, мас.%: C 2,6-3,2

SI 1,6-2,0

MN 0,1-0,4

AL 0,002-0,15

CE 0,002-0,05

CA 0,002-0,018

MG 0,003-0,016

нитриды иттри  0,04-0,12

SB 0,01-0,08

FE остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна нитридов иттри  и SB повысил σ в в 1,15-1,20 раза, ударно-усталостную долговечность в 1,10-1,22 раза и усталостную прочность в 1,15-1,49 раза. 2 табл.

Description

Изобретение относитс  к металлургии , в частности к разработке состава чугуна дл  отливок, работающих в услови х отрицательных температур.

Цель изобретени  - повышение предела прочности при раст жении, а также усталостной и ударно-усталостной долговечности.

Нитриды иттри  служат центрами кристаллизации, способствуют измельчению структуры, повышению ударно- устойчивости и антифрикционных и эксплуатационных свойств при отрицательных температурах. При концентрации нитридов иттри  до 0,04 мас.% измельчение структуры повышение антифрикционных свойств и эксплуатационной стойкости при отрицательных температурах недостаточно, а при

концентрации нитридов иттри  более 0,12 мас.% снижаетс  ударно-устойчи- вость, стрела прогиба и сопротивл емость износу при трении, что снижает эксплуатационную стойкость.

Сурьма перлитизирует матрицу, очищает границы зерен и повышает износостойкость .твердость,эксплуатационные и антизадирные свойства. Ее содержание определено опытным путем и ограничено концентрацией (0, 02 мае.%), ниже которой износостойкость, эксплуатационные и антизадирные свойства низкие, а при концентрации сурьмы более 0,08 мас.% снижаютс  стойкость против пробуксовки, технические свойства , ударно-усталостна  долговечность и эксплуатационна  стойкость.

Q1

|

зэ

Введение цери  в количестве 0,002- 0,05 мас.% обусловлено стабилизирующим вли нием на величину твердости, его высокой химической активностью и модифицирующей способностью, что повышает ударную в зкость стабильности структуры и служебных свойств при отрицательных температурах. Увеличение концентрации цери  более 0,05 мас.% увеличивает отбел и твердость в тонких сечени х и на поверхности отливок , снижает эксплуатационную стойкость , а при содержании до 0,002 мае.% он концентрируетс  в графите и не оказывает существенного вли ни  на твердость и стабильность структуры и служебных свойств при отрицательных температурах.

Введение кальци  в количестве 0,002-0,018 мас.% уменьшает брак по пористости, измельчает и стабилизирует структуру, очищает границы зерен от неметаллических включений, улучшает фактор формы графита, что обеспечивает существенное повышение ударной в зкости, стабилизации твердости , ударно-усталостной долговечности и служебных свойств при отрицательных температурах. При содержании кальци  до 0,002 мас.% модифицирующее и стабилизирующее вли ние про вл етс  слабо, износостойкость при отрицательных температурах и эксплуатационна  стойкость недостаточны , а при повышении концентрации кальци  более 0,02 мас.% увеличиваетс  количество неметаллических включений , снижаетс  плотность и стабильность твердости в отливках шкивов, что снижает эксплуатационную стойкость чугуна при отрицательных температурах .

Алюминий поддерживает удароустой- чивость, антифрикционные и пластические свойства на высоких уровн х, способствует повышению стабильности служебных свойств литых изделий при отрицательных температурах. При концентрации алюмини  до 0,002 мас.% антифрикционные и служебные свойства недостаточны, а при увеличении концентрации более 0,15 мас.% увеличиваетс  пористость, снижаютс  эксплуатационные свойства и износостойкость при отрицательных температурах

Содержание основных компонентов (углерод 2,6-3,2 мас.%, кремний 1,6- 2,0 мас.& и марганец 0,1-0,1 мас.%)

0

5

0

5

0

5

0

5

прин то на основании практики производства антифрикционных чугунов с повышенной сопротивл емостью к задирами , износостойкостью и эксплуатационными свойствами при отрицательных температурах.

Магний  вл етс  упрочн ющей микродобавкой и эффективным поверхностно- активным модификатором, способствующим повышению антифрикционных и эксплуатационных свойств при отрицательных температурах. При концентрации его до 0,003 мас.% повышение износостойкости , эксплуатационных и антифрикционных свойств недостаточно, а при концентрации магни  более 0,016 мас«% повышаетс  концентраци  неметаллических включений и снижаютс  характеристики антифрикционных свойств, удар о-усталостной долговечности и эксплуатационной стойкости при отрицательных температурах.

Пример. Плавки антифрикционных чугунов проводили дуплекс-про- .цессом: вагранка - дугова  электрическа  печь с перегревом до - , в качестве шихтовых материалов использовали литые и передельные чугуны, чугунный и стальной лом, нитриды иттри , металлическую сурьму, ферроцерий, силикокальций, алюминий АЛ91 и лигатуру ЖКМК-5. Модифициро-. вание чугуна смесью из силикокальци , нитридов иттри , металлической сурьмы , ферроцери , алюмини  и лигатуры ЖКСК-5 производили при Й20-1 ЙО°С. Разливку чугуна в литейные формы осуществл ли при 1350-1400°С.

В табл. 1 прикедены химические составы чугунов опытных плавок.

Усвоение микролегирующих и модифицирующих добавок составило, % нитриды иттри  церий 73; сурьма 7, кальций 68, магний 47. Определение содержани  компонентов в чугуне провод т методами дифференцированного химического анализа.

В табл, 2 приведены механические и эксплуатационные свойства чугунов опытных плавок, полученные по стандартным методикам на образцах и технологических пробах.

Как видно из табл. 2, дополнительный ввод в состав чугуна нитридов ит

ТрИЯ И СУРЬМЫ ПОЗВОЛЯеТ ПОВЫСИТЬ tfl

в 1,15-1,20 раза,усталостную прочность в 1,15-1,9 раза и ударноПредло

Временное сопротивление при раст жении, МПа 550 Усталостна  прочность, МПа:

при -10 С320

-30°С265

-50°С202

Ударно-усталостна  долговечность , цикл

при -10°С935

-30°С672

-50°С265

Эксплуатационна  стойкость в услови х износа , ч

при -10°С2295

-30°С1180

-50°С920

Относительна  износостойкость (эталон АЧС-5)2,3

3.88 1)18 МО 332 268 396 233 252 275

1060 1120 1260 740 795 820 380 405 420

3120 3537 3890 2380 2515 2730 1710 1870 1930

Claims (2)

Формула изобретения Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, алюминий, церий, кальций, магний и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения предела прочности при растяжении, а также усталостной прочности ударноусталостной договечности, при температурах от -10 до -50°С он дополнительно содержит нитриды иттрия и сурьму при следующем соотношении компонентов, мас.%: > Углерод 2,6-3,2 j Кремний 1,6-2,0 Марганец 0,1-0,4 Алюминий 0,002-0,15 Церий 0,002-0,05 10 Кальций 0,002-0,018 Магний 0,003-0,016 Нитриды иттрия 0,04-0,12 Сурьма 0,01-0,08 Железо Остальное Т а б лица 1 Предложенный 2,6 3,0 3,2

1,8

1 .6

2,0

0,1

0,3

0,4

0,01

0,06

0,08

0,002

0,05

0,15

0,04

0,07

0,12

0,003 То же

0,01 -0,016 * Известный чугун содержит медь 0,7 мас.%

Таблица 2

Показатели Чугун Изеест- Предложенный — ный 1 1.L·. ...... Временное сопротивле- ние при растяжении, МПа 550 634 664 670 Усталостная прочность, МПа: при -10°С •320 3'88' 418 430 -зо°с . 265 332 268 396 ,-50°С 202 233 252 275 Ударно-усталостная дол- говечкость, цикл при -10°С 935 1060 1120 1260 -30°С 672 740 795 820 -50°С 265 380 405 420 Эксплуатационная стой- кость в условиях из- носа, м при -10°С 2295 3120 3537 3890 -зо°с 1180 2380 2515 2730 -50° С 920 1710 1870 1930 Относительная износостойкость (эталон АЧС-5) 2,3 3,7 4,1 ^.5