SU1627581A1 - Высокопрочный чугун - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии и может быть использовано при производстве деталей автомобилей, тракторов и сельскохоз йственных машин Цель - повышение механических свойств. Чугун содержит , мзс.%: С 2,2-2.8; Si 1,1-1,45, Мп 0,2-2.5, А 0,2-1,0; Мд 0,03-0,07, NI 1,21- 3,27; Се 0,02-0,05; VB2 0,02-0,28. Са 0,02- 0,05, Na и/или Рг и Fe остальное. Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна VB2, CI, а также Na и/или Рг позвол ет повысить механические свойства чугуна:ое в 1,53-1,58 раза,3в Т,87-1,97 раза, КС в 2,20-2.34 раза. 2 табл.

Description

Изобретение относитс  к металлургии, в частности к разработке составов чугуна дл  деталей автомобилей, тракторов и сельскохоз йственных машин.

Цель изобретени  - повышение механических свойств.

Изобретение иллюстрируетс  примерами конкретного выполнени 

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

Введение диборидов ванади  обусловлено тем, что они  вл ютс  дисперсными тугоплавкими частицами, которые микроле- гируют металлическую основу и измельчают структуру,  вл  сь центрами кристаллизации , измен ют характер кристаллизации, что способствует повышению ударной в зкости , предела выносливости при кручении и других динамических характеристик механических свойств. Введение их до 0,02 мас.% не обеспечивает достаточного количества центров кристаллизации в расплаве,

существенного измельчени  структуры в отливках и повышени  динамических характе- ристик механических свойств. При концентрации диборидов ванади  более 0,28 мас.% увеличиваетс  количество дефектов кристаллической решетки металлическойОсновы ,содержание неметаллических включений по границам зерен, ухудшаетс  фактор графитных включений , повышаютс  термические напр жени , что снижает динамические характеристики механических свойств.

Никель введен как эффективный микролегирующий компонент, существенно упрочн ющий матрицу при изотермической выдержке, измельчающий графитные включени , обеспечивающий однородность структуры и повышение динамических характеристик механических свойств. Верхний предел концентрации никел  (3,27 мае. %) обусловлен снижением технологической пластичности при более высоком его содержании. При концентрации никел  ме (Л

С

нее 1,21 мас.% укрупн етс  структура, снижаютс  однородность графитных включений , динамическа  прочность, предел выносливости при кручении.

Металл из группы, содержащей неодим и празеодим, способствует улучшению формы графита и распаду эвтектического цементита , очищает границы зерен, снижает загр зненность чугуна неметаллическими включени ми, повышает предел выносливости при кручении и другие динамические характеристики механических свойств, При концентрации его до 0,01 мас.% модифицирующий эффект недостаточен, а при повышении его содержани  более 0,028 мас,% увеличиваетс  отбел, снижаютс  технологическа  пластичность, динамическа  прочность и предел выносливости при кручении, служебные свойства.

Граничные параметры содержани  углерода (2,2-3,8 мас.%) и кремни  (1.1-1,45 мас.%) определены исход  из практики производства высокопрочных чугунов с повышенными динамическими характеристиками механических свойств и мелкозернистой структурой. При концентрации углерода более 3,8 мас.% и кремни  более 1,45 мас.% снижаютс  предел выносливости при кручении , ударна  в зкость и другие динамические характеристики механических свойств чугуна, а при концентрации углерода до 2,2 мас.% и кремни  до 1,1 мас.% возрастают отбел и термические напр жени , снижаютс  трещи неустойчивость, 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 недостаточны, а выше которых увеличиваютс  пористость, пленообразование и термические напр жени  и снижаютс  пластические свойства и предел выносливости при изгибе и кручении.

Введение кальци  в количестве 0,005- 0,023 мас.%, цери  в количестве 0,02-0,05 мас.% и магни  0.03-0,07 мас.% обусловлено их высокой модифицирующей эффективностью и поверхностной активностью, которые обеспечивают повышение пластических свойств, трещиноустойчивости и динамических характеристик механических свойств. При их содержании менее нижних пределов упругопластические свойства низкие . Их содержание обусловлено пределами , обеспечивающими получение шаровидного графита и чугуна и необходимые упругопластические свойства. При введении кальци  более 0,023 мас.% увеличиваетс  содержание неметаллических включений в структуре чугуна и снижаютс 

динамические характеристики механических свойств.

Плавку чугуна проводили дуплекс-процессом вагранка-дугова  печь с использованием в качестве шихтовых материалов

литейных чугунов, стального лома и ферросплавов . Микролегирование чугуна марганцовистым никелем НМц5, алюминием А 41, силикомарганцем СМ-17 и диборидами ванади  проводили в электропечи ДС5 в конце

плавки, а модифицирование ферроцерием (ТУ 1243-75), металлическими сплавами неодима и празеодима, магниевой лигатурой, силикокальцием СКЗО - в раздаточных литейных ковшах. Заливку модифицированного чугуна осуществл ли при температуре 1380-1390°С. Вместе с формами дл  получени  образцов и литых деталей получали технологические пробы.

Дл  определени  свойств чугуна заливали 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 ли методом химического дифференцированного количественного анализа по методике ЦНИИЧермета, ударную в зкость

- на образцах 55x10x10 мм с полукруглым надрезом.

В табл. 2 приведены данные о механических и технологических свойствах высокопрочных чугунов. Механические свойства

получены на стандартных образцах после изотермической закалки при 360-370°С в течение 3,6-3,8 ч.

Как следует из табл. 1 и 2, дополнительное введение в чугун предложенного состава диборидов ванади , цери , а также неодима и/или празеодима позволило повысить а в 1,53-1,58 раза, д- в 1,87-1,97 раза, КС - в 2,2-2,34 раза.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Высокопрочный чугун, содержащий углерод , кремний, марганец, алюминий, магний , никель, редкоземельные элементы, кальций и железо, отличающийс  тем,

   что, с целью повышени  механических свойств, он дополнительно содержит дибо- риды ванади , а в качестве редкоземельных элементов он содержит церий и один элемент из группы, содержащей неодим и празеодим , при следующем соотношении компонентов , мас.%:

   Углерод2,2-2,8 Кремний1,1-1 5

   Марганец0,2-2 5

   Алюминий0,2-1,0

   МагнийО,0,03-0,07

   Никель1,21-3,27

   Дибориды ванади 0,02-0,28

   Церий0,02-0.05

   Один элемент из группы, содержащей неодим и празеодимО,01-0.028 Кальций0.02-0,05

   ЖелезоОстальное

   Примечание: Изистиы чугун содержит 0.9% Си и 0.03% Сг

   Таблиц 1

   Таблица 2