RU2509159C1 - Способ получения отливок из хладостойкого чугуна - Google Patents
Способ получения отливок из хладостойкого чугуна Download PDFInfo
- Publication number
- RU2509159C1 RU2509159C1 RU2012125765/02A RU2012125765A RU2509159C1 RU 2509159 C1 RU2509159 C1 RU 2509159C1 RU 2012125765/02 A RU2012125765/02 A RU 2012125765/02A RU 2012125765 A RU2012125765 A RU 2012125765A RU 2509159 C1 RU2509159 C1 RU 2509159C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cast iron
- castings
- cold
- boron
- iron
- Prior art date
Links
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 32
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 18
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 9
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 3
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract description 4
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 11
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 4
- 229910001141 Ductile iron Inorganic materials 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000519 Ferrosilicon Inorganic materials 0.000 description 2
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 235000000396 iron Nutrition 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 239000010451 perlite Substances 0.000 description 2
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018505 Ni—Mg Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001567 cementite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N iron;methane Chemical compound C.[Fe].[Fe].[Fe] KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу получения хладостойкого высокопрочного чугуна для производства литых заготовок в условиях массового производства. Обработку расплава чугуна проводят в литейной форме путем подачи модифицирующей смеси, содержащей сфероидизирующую добавку в виде ферросиликомагния и графитизирующую добавку в виде борной кислоты, в количестве, обеспечивающем получение в готовых отливках 0,03-0,06% остаточного магния и 0,005-0,007% бора, с дальнейшим самоотжигом отливок в литейной форме в течение 60 мин. Изобретение позволяет повысить ударную вязкость высокопрочного чугуна при отрицательной температуре при снижении времени изготовления отливок в условиях массового производства. 2 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу получения хладостойкого высокопрочного чугуна при производстве литых заготовок в условиях массового производства.
Известен высокопрочный чугун [1] марки ВЧ40 (ГОСТ 7293-85), обладающий повышенной ударной вязкостью по сравнению с чугунами более высоких марок. Рекомендуемый химический состав этого чугуна для отливок с толщиной стенки до 100 мм включает, мас.%:
| Углерод | 3,0-3,8, |
| Кремний | 1,2-2,9, |
| Марганец | 0,2-0,6, |
Железо и примеси, остальное.
В качестве примесей в составе чугуна содержатся, мас.%: фосфор до 0,05, сера до 0,02, хром до 0,1. Сфероидизация графита осуществляется обычно путем обработки жидкого чугуна магнийсодержащими присадками или комплексными модификаторами. В качестве термической обработки - ферритизирующий отжиг при 680-800°С.
Недостатком данного чугуна является низкая ударная вязкость.
Известен также высокопрочный чугун [2], при производстве которого делается графитизирующее модифицирование в 2 этапа. Отжиг не применяется.
Недостатком данного чугуна является резкое падение ударной вязкости при низких температурах (начиная с -40°С и ниже) более чем в 2 раза.
Наиболее близким к предлагаемому чугуну и способу получения является чугун [3]. Химический состав указан в табл.1. Технология получение чугуна заключается в том, что расплав обрабатывается в 50-кг ковшах добавлением модифицирующей лигатуры (0,8% Ni-Mg) и адсорбционно-активных добавок (Са+Се) с вторичным модифицированием 0,6-0,8% ферросилиция ФС75; также проводится термообработка - отжиг по режиму: нагрев до 760°С, выдержка 6 часов, охлаждение с печью.
Недостатком данного чугуна являются низкие значения ударной вязкости при отрицательных температурах (табл.2). Недостатком данного способа является длительная термическая обработка, что приводит к увеличению времени изготовления литых заготовок что в свою очередь недопустимо в условиях массового производства.
Технической задачей данного изобретения является повышение ударной вязкости хладостойкого чугуна при отрицательной температуре при снижении времени изготовления отливок в условиях массового производства.
Технический результат достигается тем, что модифицирование чугуна проводят в литейной форме путем подачи модифицирующей смеси, содержащей сфероидизирующую добавку в виде ферросиликомагния и графитизирующую добавку в виде борной кислоты, в количестве, обеспечивающем получение в готовых отливках 0,03-0,06% остаточного магния и 0,005-0,007% бора, с дальнейшим самоотжигом отливок в литейной форме в течение 60 мин.
Изменения в химический состав выплавляемого чугуна введены с целью стабильного получения максимальной ферритизации структуры чугуна в отливках и обеспечения необходимых свойств чугуна после термической обработки.
С понижением содержания углерода возрастает количество перлита, сохраняющегося после отжига. При этом вероятно также наличие структурного свободного цементита и графита не шаровидной формы. Поэтому необходимо иметь повышенное содержание углерода (3,6-3,9%), чтобы обеспечить более высокие литейные свойства и в тоже время не снизить механические свойства.
С точки зрения пластичности, наилучшим является содержание кремния в чугуне в пределах 2,4-2,7%. Во избежание отрицательного влияния на ударную вязкость и с целью снижения порога хладноломкости его содержание не должно превышать 2,8%.
Марганец оказывает влияние противоположное влиянию кремния, уменьшая количество феррита и увеличивая количество перлита, поэтому, с целью снижение порога хладноломкости, его содержание не должно превышать 0,3%.
Увеличение содержания фосфора до 0,25-0,3% вызывает снижение пластических свойств, прочность при растяжении понижается, а твердость возрастает. Для получения высокой ударной вязкости, верхний предел содержания фосфора должен быть ограничен 0,05%.
Содержание магния рекомендуется в пределах 0,03-0,06%. Если остаточное содержание магния менее 0,03%, то результаты модифицирования нестабильны. Увеличение содержания магния более 0,06% нецелесообразно, так как это не повышает свойства чугуна.
Дополнительно в состав чугуна введен бор в количестве 0,005-0,007%. Совместно с комплексным модификатором, бор оказывает влияние на процесс кристаллизации высокопрочного чугуна, приводящем к значительному измельчению зерен и повышению устойчивости аустенита к распаду при переохлаждении. Также бор обладает высокой химической активностью по отношению к кислороду и азоту. Более высокое содержание бора (>0,01%) приводит к карбидостабилизирующему эффекту и резкому снижению пластических характеристик, а небольшое содержание бора (<0,002%) не оказывает на сплав никакого влияния (табл.2).
Чугун выплавляют в тигельных печах, обеспечивающих эффективный переплав шихты и перегрев расплава перед выпуском до температуры 1500-1550°С. Затем расплавленный метал передаточным ковшом подается в канальный миксер, где происходит перемешивание металла и усреднение его по химическому составу и температуре. Далее металл с температурой 1450-1490°С сливается в заливочный ковш, при помощи которого происходит заливка форм жидким металлом.
В качестве шихтовых материалов используют стальной лом, возврат собственного производства (литники, прибыли) высокопрочного чугуна, ферросилиций, графит измельченный.
Для получения в готовых отливках 0,03-0,06% остаточного магния расчетное количество модификатора составляет 0,8-1,2% от металлоемкости литейной формы. Для получения в готовых отливках 0,005-0,007% бора расчетное количество борной кислоты составляет 0,06-0,08% от металлоемкости литейной формы. Чугун в формы заливается при температуре 1380-1420°С.
Выбивка отливок из форм производилась через 60 мин. Механические свойства чугуна определялись на образцах, вырезанных непосредственно из отливок. Форма и размеры образцов для механических испытаний соответствуют требованиям соответствующих стандартов. Структура чугуна определяется на образцах, подвергнутых механическим испытаниям, со стороны, противоположной плоскости разрыва.
Химический состав известного и предлагаемого чугунов приведены в табл.1, а механические свойства - в табл.2.
Видно, что предлагаемое сочетание химического состава чугуна, способа его получения и способа термической обработки обеспечивает по сравнению с прототипом значительно более высокие значения ударной вязкости, в том числе и при отрицательной температуре. При выходе содержания бора за предлагаемые пределы (вар.1, 4) свойства чугуна существенно ухудшаются. Отклонение в способе ввода модификаторов от п.2 изобретения приводит к снижению усвоения бора, что в свою очередь приводит к снижению механических свойств (вар.5, 6). Отклонение способа термической обработки от п.3 изобретения (т.е. уменьшение времени самоотжига) также приводит к снижению механических свойств чугуна (вар.7), однако, увеличение времени самоотжига не приводит к значительным улучшениям (вар.8), что является не целесообразным.
Как следует из таблицы 2, заявленное изобретение позволяет повысить по сравнению с известным чугуном ударную вязкость: на 4-6% при +20°С, на 6-10% при -20°С, на 6-14% при -40°С, на 20-26% при -60°С.
| Таблица 2. | |||||||
| Ударная вязкость и микроструктура чугунов | |||||||
| Способ получения отливок | Вариант | Ударная вязкость (кДж/м2) | Микроструктура (количество феррита, %) | ||||
| +20°С | -20°С | -40°С | -60°С | -80°С | |||
| Известный [3] | - | 882 | 690 | 620 | 490 | - | >90 |
| 1 | 824 | 615 | 502 | 437 | 377 | 80 | |
| 2 | 917 | 734 | 641 | 593 | 486 | 95 | |
| 3 | 942 | 761 | 707 | 618 | 511 | 100 | |
| Предлагаемый | 4 | 94 | 527 | 408 | 316 | 254 | 60 |
| 5 | 832 | 623 | 515 | 457 | 389 | 85 | |
| 6 | 896 | 702 | 627 | 558 | 462 | 90 | |
| 7 | 720 | 539 | 420 | 325 | 263 | 70 | |
| 8 | 949 | 765 | 705 | 621 | 510 | 100 | |
1. Шерман А.Д., Жуков А.А. Чугун: Справ, изд. М.: Металлургия, 1991. - 576 стр.
2. Яковлев М.И., Петров Е.С., Андреев А.Д. Хладостойкий чугун с шаровидным графитом. Литейное производство №3, 2001. Стр.6-7.
3. Александров Н.Н. и др. Повышение хладостойкости высокопрочного чугуна. Литейное производство №1, 1981. Стр.4-5.
Claims (1)
- Способ получения отливок из хладостойкого чугуна, включающий выплавку чугуна, обработку расплава модифицирующей смесью, содержащей сфероидизирующую и графитизирующую добавки, с последующей термообработкой отливок, отличающийся тем, что обработку расплава чугуна проводят в литейной форме путем подачи модифицирующей смеси, содержащей сфероидизирующую добавку в виде ферросиликомагния и графитизирующую добавку в виде борной кислоты, в количестве, обеспечивающем получение в готовых отливках 0,03-0,06% остаточного магния и 0,005-0,007% бора, с дальнейшим самоотжигом отливок в литейной форме в течение 60 мин.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012125765/02A RU2509159C1 (ru) | 2012-06-20 | 2012-06-20 | Способ получения отливок из хладостойкого чугуна |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012125765/02A RU2509159C1 (ru) | 2012-06-20 | 2012-06-20 | Способ получения отливок из хладостойкого чугуна |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012125765A RU2012125765A (ru) | 2013-12-27 |
| RU2509159C1 true RU2509159C1 (ru) | 2014-03-10 |
Family
ID=49785894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012125765/02A RU2509159C1 (ru) | 2012-06-20 | 2012-06-20 | Способ получения отливок из хладостойкого чугуна |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2509159C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2599588C2 (ru) * | 2015-02-25 | 2016-10-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Способ изготовления отливок из чугуна с дифференцированной структурой |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA517605A (en) * | 1955-10-18 | S. Vanick James | Alloys for and method of making cast iron | |
| DE1284433B (de) * | 1959-07-03 | 1968-12-05 | Res Inst Iron Steel | Vorlegierung auf der Basis von Fe-Si-Ca zur Erzeugung von Gusseisen mit Kugelgraphit |
| RU2321663C1 (ru) * | 2006-06-14 | 2008-04-10 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Модификатор для чугуна |
| RU2412780C1 (ru) * | 2009-11-23 | 2011-02-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Способ получения отливок из износостойкого белого чугуна |
-
2012
- 2012-06-20 RU RU2012125765/02A patent/RU2509159C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA517605A (en) * | 1955-10-18 | S. Vanick James | Alloys for and method of making cast iron | |
| DE1284433B (de) * | 1959-07-03 | 1968-12-05 | Res Inst Iron Steel | Vorlegierung auf der Basis von Fe-Si-Ca zur Erzeugung von Gusseisen mit Kugelgraphit |
| RU2321663C1 (ru) * | 2006-06-14 | 2008-04-10 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Модификатор для чугуна |
| RU2412780C1 (ru) * | 2009-11-23 | 2011-02-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Способ получения отливок из износостойкого белого чугуна |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2599588C2 (ru) * | 2015-02-25 | 2016-10-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Способ изготовления отливок из чугуна с дифференцированной структурой |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012125765A (ru) | 2013-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5839461B2 (ja) | 球状黒鉛鋳鉄の製造方法、および、球状黒鉛鋳鉄を用いた車両用部品の製造方法 | |
| JP5812832B2 (ja) | 薄肉球状黒鉛鋳鉄部材およびその製造方法、並びに、車両用部品 | |
| CN107904510A (zh) | 一种综合高性能的热作模具钢及其制备方法 | |
| CN105369150A (zh) | 一种超高强度装甲钢板及其制造方法 | |
| CN103602879A (zh) | 一种高强度灰铸铁材料制备方法 | |
| CN104480377B (zh) | 高蠕化率蠕墨铸铁单缸柴油机机体及其制备方法 | |
| RU2395366C1 (ru) | Способ получения отливок из легированного чугуна | |
| WO2019169548A1 (zh) | 一种低强度微合金化稀土铸钢 | |
| RU2509159C1 (ru) | Способ получения отливок из хладостойкого чугуна | |
| CN114525374A (zh) | 一种高强度灰铸铁用含钪钇的钒锰铬孕育剂及制备方法 | |
| RU2401316C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
| CN103710612A (zh) | 一种铸态铁素体基球墨铸铁qt600-10的生产方法 | |
| RU2583225C1 (ru) | Высокопрочный хладостойкий чугун | |
| US10844450B2 (en) | Black heart malleable cast iron and manufacturing method thereof | |
| CN113462955B (zh) | 一种高强度高韧性等温淬火球铁材料及其制备方法和应用 | |
| CN102796940B (zh) | 一种高硅耐热球铁制备方法 | |
| RU2581542C1 (ru) | Высокопрочный антифрикционный чугун | |
| RU2267542C1 (ru) | Чугун, способ его получения и способ термической обработки отливок из него | |
| RU2605016C2 (ru) | Способ получения высокопрочного чугуна | |
| RU2139941C1 (ru) | Способ получения серого чугуна | |
| RU2402617C2 (ru) | Способ измельчения графитных включений в высокопрочном чугуне | |
| RU2432412C2 (ru) | Чугун и способ его получения | |
| CN104480374A (zh) | 低温球铁件及其制备方法 | |
| CN108193125B (zh) | 一种tgc600球墨铸铁及其制备方法 | |
| RU2618294C1 (ru) | Способ выплавки синтетического высокопрочного чугуна в индукционных печах |