SU1723176A1

SU1723176A1 - Alloy for cast iron alloying

Info

Publication number: SU1723176A1
Application number: SU904860188A
Authority: SU
Inventors: Ирек Насырович Губайдуллин; Вячеслав Николаевич Зеленов; Юрий Анатольевич Леконцев; Геннадий Григорьевич Гаврилюк; Леонид Андреевич Смирнов; Анатолий Анатольевич Филиппенков; Сергей Владимирович Кочевых; Эмиль Моисеевич Рапопорт
Original assignee: Организация арендаторов Чусовского металлургического завода; Уральский научно-исследовательский институт черных металлов
Priority date: 1990-06-01
Filing date: 1990-06-01
Publication date: 1992-03-30

Abstract

Изобретение относитс к сплавам дл легировани чугуна. Цель изобретени - стабилизаци твердости в отливках с сечением 10-30 мм, устранение осевой пористости и повышение предела прочности чугуна при раст жении. Сплав дл легировани чугуна содержит, мае. %: углерод 3-5; кремний 0,2-2,0; марганец 0,2-2,0; ванадий 0,4-1,0; титан 0,05-1,5; хром 0,05-2,0; алюминий 0,05-1,0; магний 0,001-0,1; кобальт 0,01- 1,0; железо остальное. Легирование предла- гаемым сплавом ваграночного чугуна позвол ет стабилизировать твердость чугуна в отливках с сечением 10 и 30 мм до 235-255 МПа, при этом преде/г прочности равен 280-335 МПа. 1 табл. слThis invention relates to alloys for alloying cast iron. The purpose of the invention is the stabilization of hardness in castings with a cross section of 10-30 mm, the elimination of axial porosity and an increase in the tensile strength of cast iron upon stretching. The alloy for alloying cast iron contains May. %: carbon 3-5; silicon 0.2-2.0; manganese 0.2-2.0; vanadium 0.4-1.0; titanium 0.05-1.5; chromium 0.05-2.0; aluminum 0.05-1.0; magnesium 0.001-0.1; cobalt 0.01-1.0; iron else. Doping with the proposed alloy of cupola iron allows stabilizing the hardness of cast iron in castings with a cross section of 10 and 30 mm to 235-255 MPa, with a pre-g strength of 280-335 MPa. 1 tab. cl

Description

Изобретение относитс к металлургии, в частности к разработке сплавов дл раскислени и легировани ваграночных чугунов.The invention relates to metallurgy, in particular, to the development of alloys for the deoxidation and alloying of cupola irons.

Известен сплав, примен емый дл раскислени и легировани чугуна, содержащий , мае.%:Known alloy used for deoxidation and alloying of cast iron, containing, in May.%:

Углерод0,2-3,0Carbon 0.2-3.0

Кремний0,6-17,0Silicon0,6-17,0

Марганец0,5-8,0Manganese 0.5-8.0

Хром10-40Chrome 10-40

Ванадий34-10Vanadium34-10

Ниобий0,5-15Niobium

ЖелезоОстальноеIronErest

Недостатком данного сплава вл етс его повышенна себестоимость и неоднородность структуры получаемых отливок из-за высокого содержани карбидостаби- лизирующих элементов, что сужает возможность использовани его дл легировани и раскислени чугуна.The disadvantage of this alloy is its increased cost and heterogeneity of the structure of the obtained castings due to the high content of carbide stabilizing elements, which limits the possibility of using it for alloying and deoxidation of iron.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемо вл етс сплав дл раскислени и легировани , содержащий, мас.%: Углерод0,8-5.0The closest in technical essence and the achieved result to the proposed is an alloy for deoxidation and doping, containing, wt.%: Carbon 0.8-5.0

Кремний0,2-2,0Silicon0,2-2,0

Марганец0,2-2,0Manganese 0.2-2.0

Хром0,05-2,0Chrome 0.05-2.0

Ванадий0,4-2,0Vanadium 0.4-2.0

Алюминий0,05-1,0Aluminum 0.05-1.0

Медь0,03-1,5Copper0.03-1.5

Титан0,05-4,0Titan0.05-4.0

ЖелезоОстальноеIronErest

Однако при использовании данного сплава в качестве компонента ваграночной шихты не обеспечиваетс однородность структуры чугуна, а также наличие брака отливок по газовым пузыр м. Все это ограничивает область его применени при выплавке чугуна.However, when using this alloy as a component of the cupola batch, the structure of cast iron is not homogeneous, as well as the presence of scrap casting over gas bubbles. All this limits its scope in the smelting of iron.

Х| Ю СОX | Yu SO

-А-BUT

оabout

Цель изобретени - стабилизаци твердости в отливках с сечением 10-30 мм, устранение осевой пористости и повышение предела прочности чугуна при раст жении, Поставленна цель достигаетс тем, что сплав дл раскислени и легировани , содержащий углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, алюминий, медь, титан и железо , дополнительно содержит магний и ко- бальт при следующем соотношении компонентов, мас.%:The purpose of the invention is to stabilize the hardness in castings with a cross section of 10-30 mm, eliminate axial porosity and increase the tensile strength of cast iron under stretching. The goal is achieved by the fact that the alloy for deoxidation and alloying containing carbon, silicon, manganese, chromium, vanadium, aluminum , copper, titanium and iron, additionally contains magnesium and cobalt in the following ratio, wt.%:

Углерод3-5Carbon 3-5

Кремний0,2-2.0Silicon0,2-2.0

Марганец0,2-2,0Manganese 0.2-2.0

Хром0,05-2,0Chrome 0.05-2.0

Ванадий0,4-1,0Vanadium 0.4-1.0

Алюминий0,05-1,0Aluminum 0.05-1.0

Медь0,03-1,5Copper0.03-1.5

Титан0,05-1,5Titanium0.05-1.5

Магний0,001-0,1Magnesium0.001-0.1

Кобальт0,01-1,0Cobalt0.01-1.0

ЖелезоОстальноеIronErest

Выбор пределов содержани элементов в предлагаемом составе сплава обусловлен следующим. Содержание углерода, кремни и марганца выбрано исход из их вли ни на структуру чугуна, обеспечивающего выделение перлитоферритной металлической основы и пластинчатого графита, что обеспечивает однородность структуры чугуна. Хром, ванадий и титан в предлагаемом сплаве используютс в пределах, обеспечивающих при.выплавке чугуна измельчение аустенитно-графитовой эвтектики и выделейие мелкодисперсных карбидов и карбонитридов без структурно-свободного цементита, что повышает механические свойства чугуна. Наличие алюмини и меди способствуют равномерности структуры и свойств разностенных отливок.The choice of the limits of the content of elements in the proposed alloy composition is due to the following. The content of carbon, silicon and manganese was chosen based on their influence on the structure of cast iron, which ensures the release of perlite ferrite metal base and lamellar graphite, which ensures the uniformity of the structure of cast iron. Chromium, vanadium and titanium in the proposed alloy are used within the limits that provide for the melting of cast iron grinding austenitic-graphite eutectics and extraction of fine carbides and carbonitrides without structurally free cementite, which improves the mechanical properties of cast iron. The presence of aluminum and copper contribute to the uniformity of the structure and properties of differential castings.

Дополнительное введение в предлагаемый сплав магни и кобальта совместно с другими элементами сплава повышает однородность структуры выплавленного чугуна и устран ет осевую пористость. Ваграночный чугун наиболее склонен к повышенному содержанию серы и большого количества окислов. Наличие окисленного металла приводит к по влению пузырьков в отливке, св занных с восстановлением окиси железа по реакции FeO + СО Со2 + Fe. Наличие СО2 в отливках ведет к образованию дефектов в виде пузырьков. Введение Мд и Со в состав сплава приводит к уменьшению их количества как за счет увеличени интервала кристаллизации чугуна, что обеспечивает более полное всплывание пузырьков в прибыльную часть отливки при затвердении, так и за счет св зывани части кислорода углекислого газа по реакции С02 + 2Мд 2МдО + С. Явл сь тугоплавкой фазой, МдО служит центром кристаллизации , измельчает аустенитно-графитовую эвтектику, что способствует стабилизацииThe addition of magnesium and cobalt in the proposed alloy together with other alloying elements improves the uniformity of the structure of the smelted iron and eliminates axial porosity. Bulbs cast iron is most prone to increased sulfur content and a large number of oxides. The presence of an oxidized metal leads to the appearance of bubbles in the casting, associated with the reduction of iron oxide by the reaction of FeO + CO Co2 + Fe. The presence of CO2 in the castings leads to the formation of defects in the form of bubbles. The introduction of MD and Co into the alloy leads to a decrease in their number both by increasing the crystallization interval of cast iron, which provides a more complete bubbling up of the profitable part of the casting during hardening, and due to the binding of a part of carbon dioxide oxygen by the reaction of CO2 + 2Md 2MdO + C. Yavl is the refractory phase, MDO serves as a center of crystallization, crushes the austenitic-graphite eutectic, which contributes to the stabilization

твердости в отливках. Введение кобальта в предлагаемых пределах измельчает графитовые включени , что также способствует стабилизации твердости в отливках и повышению предела прочности чугуна при раст 0 жении.hardness in castings. The introduction of cobalt within the proposed limits crushes graphite inclusions, which also contributes to the stabilization of hardness in castings and to an increase in the tensile strength of cast iron upon stretching.

При содержании в предлагаемом сплаве магни и кобальта ниже нижних пределов они не обеспечивают достижени поставленной цели. Увеличение их содержани вы5 ше предлагаемого верхнего предела нецелесообразно, так как дальнейшего повышени за вл емых свойств не достигаетс из-за повышени угара данных элементов и повышени склонности чугунаWhen the content of magnesium and cobalt in the proposed alloy is lower than the lower limits, they do not ensure the achievement of the goal. An increase in their content above the proposed upper limit is impractical, since a further increase in the claimed properties is not achieved due to an increase in the carbon loss of these elements and an increase in the iron

0 к образованию в структуре газовых пузырей .0 to the formation in the structure of gas bubbles.

Пример. Дл оценки эффективности действи сплавов их в количестве 30% (15 кг) от металлозавалки ввод т в 50-килограм5 мовую индукционную печь. Другие компоненты металлической шихты специально подбирают окисленными с целью получени повышенного содержани FeO в расплаве. Температура перегрева в печи не превыша0 ет 1340-1380°С. Из выплавленного чугуна отливают цилиндрические пробы диаметром 10 и 30 мм, на которых определ ют твердость и предел прочности. Дл оценки наличи газовых пузырей в закристаллизо5 вавшемс чугуне заливают цилиндрическую пробу диаметром 50 мм и длиной 150 мм в сырую форму. Закристаллизовавшуюс пробу разрезают вдоль оси дл оценки осевой пористости.Example. In order to assess the effectiveness of the alloys, their amount of 30% (15 kg) from the metal fill is introduced into a 50 kg 5th induction furnace. Other components of the metal charge are specially selected oxidized in order to obtain an elevated FeO content in the melt. The overheating temperature in the furnace does not exceed 1340-1380 ° С. Cylindrical samples with a diameter of 10 and 30 mm are cast from molten iron, on which hardness and tensile strength are determined. To assess the presence of gas bubbles in the crystallized iron, a cylindrical sample with a diameter of 50 mm and a length of 150 mm is poured into a wet mold. The crystallized sample is cut along the axis to estimate the axial porosity.

0 Анализ полученных результатов показал , что при использовании в составе шихты известного сплава отливка характеризуетс наличием осевой газоусадочной пористости , Кроме того, данный чугун, залитый в0 Analysis of the results showed that when used in the composition of the charge of a known alloy, the casting is characterized by the presence of axial shrink porosity. In addition, this cast iron, cast in

5 земл ные сырые формы, характеризуетс неоднородностью структуры, о чем свидетельствует резкое отличие значени твердости на образцах диаметром 10 и 30 мм. При использовании дл выплавки чугуна предла0 гаемого сплава с содержанием компонентов на нижнем и верхнем уровн х (образцы 2 и 3) достигаетс выравнивание твердости и повышение предела прочности дл разно- толщинных отливок, что св зано с выравни5 ванием однородности структуры. При этом также снижаетс количество газовых пузырей в отливках, о чем свидетельствует отсутствие осевой пористости в образцах. При содержании компонентов предлагаемого сплава выше и ниже предлагаемых пределов (образцы 5 и 6) достичь целей изобретени не удаетс .5 terrestrial raw forms, characterized by heterogeneity of structure, as evidenced by the sharp difference in hardness values on samples with a diameter of 10 and 30 mm. When used for smelting cast iron of the proposed alloy with components on the lower and upper levels (samples 2 and 3), the hardness leveling and the increase of tensile strength for multi-thickness castings are achieved, which is associated with equalizing the structure homogeneity. It also reduces the number of gas bubbles in the castings, as evidenced by the absence of axial porosity in the samples. With the content of the components of the proposed alloy above and below the proposed limits (samples 5 and 6), it is not possible to achieve the objectives of the invention.

Сопоставительный анализ предлагаемого технического решени с известным показал , что данный состав сплава дл легировани отличаетс от известного введением новых компонентов, а именно магни и кобальта.A comparative analysis of the proposed technical solution with the well-known one showed that the composition of the alloy for doping differs from that of the introduction of new components, namely, magnesium and cobalt.

Известно использование в составе сплава дл раскислени и микролегировани стали магни , которое позвол ет повысить чистоту стали по неметаллическим включени м. Известно также использование в составе сплава кобальта, что позвол ет повысить жидкотеку- честь, износостойкость и прочность чугуна. It is known to use in the composition of the alloy for the deoxidation and micro-alloying of magnesium steel, which makes it possible to increase the purity of the steel by nonmetallic inclusions. It is also known to use cobalt in the composition of the alloy, which makes it possible to increase the fluidity, wear resistance and strength of cast iron.

Однако применение данных элементов в сочетании с остальными компонентами в этих сплавах не обеспечивают стабилизацию твердости в отливках с сечением 10-30 мм, устранение осевой пористости и повышение предела прочности чугуна при раст жении.However, the use of these elements in combination with the other components in these alloys does not stabilize the hardness in castings with a cross section of 10–30 mm, eliminate axial porosity and increase the tensile strength of cast iron under tension.

Таким образом, данный состав сплава придает чугуну новые свойства хThus, the composition of the alloy gives the iron new properties of x

В таблице приведен химический состав сплава и свойства чугуна.The table shows the chemical composition of the alloy and the properties of cast iron.

Из представленных в таблице данных следует, что использование предлагаемогоFrom the data presented in the table it follows that the use of the proposed

состава сплава по сравнению с известным позвол ет снизить брак по газовым дефектам в отливках; улучшить обрабатываемость отливок; повысить эксплуатационные свойства отливок за счет выравнивани однородности структуры и свойств.the composition of the alloy compared to the known one allows to reduce the defect on gas defects in castings; improve the machinability of castings; improve the operational properties of castings by leveling the homogeneity of the structure and properties.

Claims

A treatment formula for alloying pig iron containing carbon, silicon, manganese, chromium, aluminum, vanadium, titanium, and iron, characterized in that, in order to stabilize the hardness in castings with a cross section of 10-30 mm, to eliminate axial porosity and increase the tensile strength of cast iron during stretching, it additionally contains magnesium and cobalt in the following ratio, wt.%:

3-5

0.2-2.0

0.05-2.0

0.05-1.0

0.4-1.0

0.05-1.5

0.001-0.10

0.01-1.0

Rest