SU1680794A1 - Ковкий чугун - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии и может быть использовано при прЪизводстве отливок из ковкого чугуна. Цель изобретени  - повышение ударно-усталостной прочности и эксплуатационной стойкости. Ковкий чугун содержит , мае. % : С 2,05 -2,6; Si 0,83-1,6;Мп 0,35-0,9; AI 0,02-0.03; Се 0,03 - -0,10; N10,21 -0,45; В 0,002-0,01; N0,012- 0,06; В 0,002 - 0,01; Sm 0,003 - 0,05 и Fe - остальное Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна Sm и повышение в нем содержани  NI позволили по сравнению с известным чугуном повысить ударно- усталостную прочность в 1,06 - 1,15 раза и эксплуатационную стойкости в 1,17 - 1,27 раза.2 табл

Description

Изобретение относитс  к металлургии, в частности к разработке состава ковкого чугуна с повышенными упругопластически- ми свойствами и эксплуатационной стойкостью .

Цель изобретени  - повышение ударно- усталостной прочности и эксплуатационной стойкости.

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

Дополнительное введение никеп  св зано с его эффективным стабилизирующим вли нием на структуру и упругомеханиче- ские свойства, что значительно повышает удароустойчивость. При концентрации никел  до 0,21 мас.% снижаетс  стабильность структуры и упругопластических свойств и значени  удароустойчивости недостаточны. При увеличении концентрации никел  более 0,45 мас.% увеличиваетс  микротвердость

металлической основы и снижаютс  характеристики относительного удлинени  и удароустойчивости .

При введении в чугун бора в количестве 0,002 - 0,01 мас.% повышаетс  дисперсность структуры, очищаютс  границы литого зерна и увеличиваетс  сопротивл емость ударам, зарождению и росту трешин, что повышает ударноусталостную прочность. Повышение концентрации бора более 0,01 мас.% снижает однородность структуры, уп- сругопластические свойства и ударноусталостную прочность. При содержании бора до 0,002 мас.% его модифицирующий эффект недостаточен, а ударноусталостна  прочность и упругопластические свойства низкие. Ввведение азота обусловлено повышением термодинамической активности углерода , образованием нитридов и карбонитридов, служащих центрами графи- тизации, измельчающими структуру, что

00

о

XI

ю

Јь

способствует измельчению структуры, повышению , ударной в зкости и ударно-усталостной прочности. Положительное вли ние на ковкий чугун начинает сказыватьс  с концентраци ми 0,012 мас.% при которой ударно-усталостна  прочность достигает требуемых значений. При концентрации азота более 0,06 мас.% повышаетс  содержание неметаллических включений по границам зерен и снижаютс  характеристики ударноусталостной прочности и упругоп- ластических свойств.

При увеличении концентрации марганца более 0,9 мас.% и висмута более 0,01 мас.% возрастают остаточные напр жени  и бой отливок при выбивке, возрастает тормоз щее вли ние на графитизацию и снижаетс  сопротивл емость ковкого чугуна ударным нагрузкам и трещинам, что снижа- с ет ударно-усталостную прочность. При оптимальных их пределах упругопластические свойства имеют высокие значени , а при концентрации марганца менее 0,35 мас.% и висмута менее 0,02 мас.% увеличиваютс  размеры графитных включений и углерода отжига, что снижает механические и эксплуатационные свойства.

Содержание основных элементов 2,05 - 2,6 мас.% углерода и 0,83 - 1,6 мас.% кремни  прин то из необходимости получени  структуры белого чугуна в отливках без наличи  графитных включений, сокращени  цикла термобработки и получени  структуры ковкого чугуна с дисперсными включени ми углерода отжига, способствующего повышению упругопластических свойств. При увеличении концентрации выше верхних пределов и ниже нижних пределов стабильность структуры, ударно-усталостной прочности и упруго-пластических свойств снижаетс .

Содержание модифицирующих компонентов 0,02 - 0,03 мас.% алюмини , 0,03 - 0,10 мае. % цери  и 0,003 - 0,05 мае. % самари , прин то от концентраций, с которых начинает сказыватьс  их модифицирующее вли ние на структуру и свойства чугуна, и ограничено концентраци ми, выше которых

снижаетс  фактор формы углерода отжига, повышаетс  содержание неметаллических включений по границам зерен и снижаютс  ударноусталостные свойства.

В табл,1 приведены химические составы чугунов.

В табл.2 приведены результаты испытаний ковких чугунов известного и предлагаемого составов.

Испытани  на ударную в зкость проведены на образцах 10x10x55 мм типа 8 по ГОСТ 9454-78, а исследовани  прочностных свойств и структуры проводили на 16-миллиметровых стандартных образцах в соответствии с требовани ми ГОСТ 3443-87 и ГОСТ 1497-85,

Как видно из табл.2, предлагаемый ковкий чугун обеспечивает по сравнению с известным более высокие упругопластические

свойства и ударноусталостную долговечность .

Чугун предлагаемого состава плав т в индукционных печах по аналогичной технологии с дополнительным введением в литейные ковши азотированных ферромарганца, ферробора и ферроникел  и висмута. Заливку модифицированного сплава производ т при 1340 - 1370°С. Термическую обработку осуществл ют по известному режиму.

Как следует из табл.1 и 2, дополнительный ввод в состав чугуна самари  позвол ет повысить ударноусталостную прочность в 1,06 - 1,15 раза и эксплуатационную стойкость в 1,17 - 1,27 раза.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Ковкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, алюминий, церий, Никель , бор, азот, висмут, и железо, отличающийс  тем, что, с целью повышени  ударноусталостной прочности и эксплуатационной стойкости, он дополнительно содержит самарий при следующем соотношении компонентов , мас.%: углерод 2,05 - 2,6; кремний 0,83 - 1,6; марганец 0,35 - 0,9; алюминий

   0,02 - 0.03; церий 0,03.- 0,10; никель 0,21 - 0,54; бор 0,002 - 0,01; азот 0,012 - 0,06; висмут 0,002 - 0,01; самарий 0,003 - 0,05; железо остальное.

   Чугун

   Химический состав, мас.Х

   Углерод

   Кремний

   Марганец Самарий БорЦерий Азот ЛтскнниЯ Никель Висмут I Железо

   Таблица t

   Навести tA

   2,671,2

   0.3

   0,05

   0,030,150,01 Остальное

   Ц едлагае- мый

   12,050,830,350,003 0,002 0,03 0,012 0,020,21. 0,002 ,31,40,80,015 0,006 0,05 0,03 0,0250,32 о,005 ,61,60,90,05 0,010,10,06 0,0300,450,01 р

   Извести чугун содержит, I: Hg 0,05, Ва 0,03; нитриды бора 0,01{ Са 0,04.

   Таблица 2

   0,05