SU1587071A1 - Высокопрочный чугун дл отливок - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии и может быть использовано при производстве отливок из высокопрочного чугуна. Цель изобретени  - повышение механических свойств в термообработанном состо нии и снижение термических напр жений в отливках. Предлагаемый чугун содержит, мас.%: C 2,2-3,8

SI 1,5-2,2

MN 0,2-2,5

AL 0,2-1,0

MG 0,03-0,07

CL 0,02-0,05

дибориды циркони  0,02-0,028

NI 0,11-0,27

LA или YT 0,01-0,028 и FE - остальное. Введение в состав чугуна NI, LA или YT и ZRBR позвол ет повысить Σ B в 1,05-1,10 раза

δ в 3,4-3,7 раза

KCV в 2,26-2,56 раза, а также снизить термические напр жени  в отливках в 2,38-3,13 раза. 2 табл.

Description

Изобретение относитс  к металлургии, в частности к разработке составов высокопрочного чугуна.

Цель изобретени  - повышение механических свойств в термообработанном состо нии и снижение термических напр жений в отливках.

Выбор граничных пределов содержани  компонентов в чугуне предлагаемого состава обусловлен следующим.

Введение диборидов циркони  обусловлено тем, что они  вл ютс  дисперсными тугоплавкими частицами (Тпл 3250°С), которые микролегируют металлическую основу и измельчают структуру,  вл  сь центрами кристаллизации, измен ют характер кристаллизации, что способствует повышению ударной в зкости, предела выносливости при кручении и упруго-пластических свойств. Введение их до 0,02 мае. % не обеспечивает достаточного количества центров кристаллизации в расплаве при загвердеваНИИ- в песчано-глинистых формах, существенного измельчени  структуры в отливках и повышени  предела выносливости при кручении и упруго-пластических свойств. При повышении концентрации диборидов циркони  более 0,28 мас.% увеличиваетс  количество дефектов кристаллической решетки металлической основы, содержание неметаллических включений по границам зерен, ухудшаетс  фактор формы графитных включений, повышаютс  термические напр жени , что снижает технологическую пластичность и предел выносливости при кручении.

Никель введен как зффективный микролегирующий компонент, существенно уп- рочн ющий матрицу, измельчающий графитные включени , обеспечивающий однородность структуры и повышение упруго- пластических свойств и стабильности выносливости при кручении. Верхний предел концентрации никел  (0,27 мас.%) обусловлен снижением технологической

N

сл

00 4J

О

М

пластичности при более высоком его содержании . При уменьшении концентрации никел  менее 0,11 мас.% укрупн етс  структура, снижаютс  однородность графитных включений, динамическа  прочность, предел выносливости при кручении.

Металл из группы, содержащей лантан и иттрий, способствует улучшению формы графита и распаду эвтектического цементита , очищает границы зерен, снижает загр з- ненность чугуна неметаллическими включени ми, повышает предел выносливости при кручении, упруго-пластические свойства. При концентрации лантана и иттри  до 0,01 мас.% модифицирующий эффект недостаточен, а при повышении их содержани  более 0,028 мас.% увеличиваетс  отбел, снижаетс  технологическа  пластичность , динамическа  прочность и предел выносливости-при кручении.

Граничные параметры содержани  углерода {2,2-3,8 мас.%) и кремни  (1,5- 2,2 мас.%) определены исход  из практики производства высокопрочных чугунов с повышенными упруго-пластическими свойствами и мелкозернистой структурой. При концентрации углерода более 3,8 мас.% и кремни  более2,2 мас.% снижаютс  предел выносливости при кручении, ударна  в зкость и другие механические свойства чугуна , а при концентрации углерода до 2,2 мас.% и кремни  до 1,5 мас.% возрастают отбел и термические напр жени , снижаютс  трещиноустойчивость, ударна  в зкость и предел выносливости при кручении .

Содержание легирующих добавок (марганец 0,2-2,5 мас.%, алюминий 0,2-1,0 мас.%) обусловлено существенным повышением технологической пластичности и прочности и ограничено пределами, ниже которых пластичность , предел выносливости при кручении и прочностные свойства недостаточные, а выше которых, увеличиваетс  пористость, пленообразование и термические напр жени  и снижаютс  пластические свойства и предел выносливости при изгибе и кручении.

Введение 0,02-0,05 мас.% цери  и 0,03- 0,07 мас.% обусловлено их высокой модифицирующей эффективностью и поверхностной активностью, которые обеспечивают повышение пластических свойств, трещиноустой- чивости и технологической пластичности. Их содержание обусловлено пределами, обеспечивающими получение шаровидного графита в чугуне и необходимые механические свойства .

Опытные плавки чугунов провод т дуп- лекс-процессом в вагранка-дуговой печи с использованием в качестве шихтовых мате- риалов литейных чугунов, стального лома и

ферросплавов. Микролегирование чугуна марганцовистым никелем НМц5, силико- марганцем СМ-17 и диборидами циркони  производ т в электропечи ДС5 в конце плавки, а модифицирование ферроцерием,

металлическими сплавами лантана или иттри , магниевой лигатурой и алюминием АВ91 провод т в раздаточных литейных ковшах емкостью 2 т. Заливку модифицированного чугуна производ т в песчано-глинистые

формы при 1380-1390°С. Вместе с формами дл  получени  литых деталей получают технологические пробы.

Дл  определени  свойств чугунов заливают ступенчатые технологические пробы, пробы на жидкотекучесть, трещиностой- кость и формы дл  получени  образцов дл  механических испытаний.

В табл.1 приведены химические составы чугунов опытных плавок. Содержание компонентов в высокопрочном чугуне определ ют методом химического дифференцированного количественного анализа по методике ЦНИИЧермета.

В табл .2 приведены данные о механических и технологических свойствах высокопрочных чугунов. Механические свойства получены на стандартных образцах после закалки и низкотемпературного отпуска.

. Как следует из табл.2, дополнительный ввод в состав предложенного чугуна дибо- ридов циркони , никел  и лантана или иттри  позвол ют повысить механические свойства: аь в 1,05-1,10 раза: KCV в 2,262 ,56 раза, б в 3,4-3,72 раза, а также снизить термические напр жени  в отливках в 2,38- 3,13 раза.

45

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Высокопрочный чугун дл  отливок, соержащий углерод, кремний, марганец, алюминий, магний, церий и железо, отличающийс  тем, что, с целью повышени  механических свойств в термообработан- ном состо нии и снижени  термических напр жений в отливках, он дополнительно содержит дибориды циркони , никель и один элемент из группы, содержащей лан- тан и иттрий, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

   Углерод2,2-3,8

   Кремний1,5-2,2

   Марганец0,2-2,5

   515870716

   Алюминий0,2-1,0Один элемент

   Магний0,03-0,07из группы, содерЦерий0 .02-0,05жащей лантан

   Дибориды циркони 0,02-0.28и иттрий0,01-0.028

   Никель0,11-0,275 ЖелезоОстальное

   CM CIJ

   rr s c:

   Ю TO

   I