SU1027266A1 - Чугун - Google Patents

Abstract

ЧУГУН, содержаний углерод, кремний, марганец, хром, никель, кальций, магний, редкоземельные металлы , медь и железо, отличающийс  тем, что, с целью повьЕлени  прочности и твердости в литом состо нии в отливках с толщиной стенки от 150 до 300 мм, он дополнительно содержит ванадий при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод 3,3-3.,6 Кремний 2,0-2,8 1,2-1,5 Марганец Хром 0,05-0,2 Никель 0,8-1,5 Кальций 0,01-0,05 Магний 0,04-0,07 Редкоземель0 ,01-0,05 ные металлы 1,1-1,5 Медь Ванадий 0,2-0,4 Железо Остальное

Description

Ю

14D

о: да Изобретение относитс  к м гии, в частности к изысканию вов чугунов, обладающих повы прочностью и твердостью в ли . состо нии. Известен чугун 1 , содер компоненты при следующем соо нии, мас,,%: 2,92-3,48 Углерод 1,67-2,25 Кре14ний 0,59-1,10 Никель 0,35-0,86 Марганец 0,036-0,052 Магний 0,025-0,03 Кальций Редкоземельные металлы ( РЗК) 0,03-0,10 0,058-0,092 Алюминий 0,011-0,057 Олово Остальное, Железо Наиболее близким по техни сущности и достигаемому резу к изобретению  вл етс  чугун жащий компоненты при следукад COOT ноше НИИ, мас.%: - Углерод 2,6-4,5 Кремний 1,0т4,0 Марганец 0,1-1,2 Хром 0,01-0,5 Никель 0,01-1,0 Медь 0,01-1,0 Магний 0,015-0,1 Кальций 0,015-0,06 РЗМ 0,005-0,15 Алюминий 0,005-0,4 Железо Остальное В качестве примесей чугун содержать серу в количестве О,03 мае.%, фосфор до 0,2 ма Данный сплав за счет соде в нем сильных перлитизирукици ментов (медь, марганец и ник в указанных пределах обеспеч лучение илсокой прочности в при толщине стенки до 100 мм При больших толщинах стен ливки прочность и твердость указанного состава резко сни что приводит к браку отливок ханическим свойствам. Целью изобретени   вл етс шение прочности и твердости состо нии в отливках с толщи ки от 150 до 300 NBM. Указанна  цель достигаетс что чугун, содержащий углеро ний, марганец, хром, никель, магний, РЗМ, медь и железо д . тельно содержит ванадий, при щем соотношении компонентов, 3,3-3,6 Углерод 2,0-2,8 Кремний 1,2-1,5 Марганец 0,05-0,2 0,8-1,5 Никель 0,,05 Кальций 0,04-0j07 Магний 0,01-0,05 медь 1,1-1,5 Ванадий 0,2-0,4 Железо Остальное В качестве примесей чугун может содержать фосфор до 0,1 мас.% и.серу до 0,04 мас.%. Углерод в пределах 3,3-3,6 мас.% обеспечивает хорсаиие литейные и механические свойства. Нижний предел Углерода 3,3 мас.% обуславливаетс  необходимостью исключени  структурносвободных карбидов в сплав. Увеличение концентрации углерода вьиие 3,6 мас.% ухудшает форму включений графита.. - , . Концентраци  кремни  (2,0 2 ,8 мас.%) обеспечивает получение наилучшего сочетани  пластических и прочностных свойств чугуна, а также высокой твердости при толстостенном литье. Нижний предел по кремнию(2,О мас.%), установлен исход  из требовани  исключени  отбела в отливках. ВерхНИИ предел ( мас.%) установлен исход  из требовани  получени  перлитной металлической матрицы. Дл  получени  высокой прочности сплава (полна  перлитизаци  матрицы ) при условии исключени  по влени  структурно-свободного цементита содержание марганца в нем составл ет от 1,2 до 1,5 мас.%. Нижний предел (1,2 мае.% ) содержани  марганца обуславливаетс  необходимостью получени  высокой прочности при толстостенном литье. Верхний предел 41,5 мас.% ограничен возрастанием склонности чугуна к отбелу и резкому снижению пластичности. Хром способствует дополнительной перлитизации структуры. С целью йеключени  по влени  структу но-свободного цементита концентрации такого сильного карбидо-образуклвего элемента , каким  вл етс  хром, установлена в пределах от б,О 5 до 0,2 мае.%. Дл  получени  высокой прочности и твердости высокопрочного чугуна в сочетании с удовлетворительной пластичностью при толстостенном литье концентрации легирукадих элемен- тов меди и никел  выбирают в пределах 1,0-1,5 и 0,8-1,5 мас,% соответственно . Медь и никель  вл «зтс  сильными перлитизирующими элементами, при этом они не повышают склонность к кристаллизации сплава по метастабильной диаграмме. Нижние пределы (1,0 и 0,8 мас.% соответственно) выбраны исход  из требовани  получени  полностью перлитной металлической матршщ, верхний предел . , (1,5 мас,%) - исход  из того, что при этих концентраци х никел  и меди достигаютс  наилучшие механические свойства, дальнейшее увеличение

содержани  этих элементов неэффективно и ухудшает экономичность сплава.

Содержание кальци  (0,01 0 ,05 мас.%) в сплаве способствует улучшению формы шаровидного Г11афита и повышению степени чистоты расплава по примес м.

Магний в приведенных концентраци х обеспечивает получение шаровидного графита и высоких механических свойств. При содержании магни  менее 0,04 мас.% в структуре чугуна наблюдаютс  включени  пластинчатого и вермиеул рного графита даже в низкосернистом чугуне ( сера да 0,02 мае, % Ввод магни  более 0,07 мас.% нерацио налён, так как ухудшаетс  форма грат фита, возрастает склонность к отбелу (эффект перёмодифицировани ), увеличиваетс  расход модификатора.

Введение в состав сплава РЗМ в количестве О,01-0,05 мае.% способствует получению правильной шаровидной форьш 1рафита.

Вводимый в высокопрочный чугун с целью повьЕцени  прочности и твер дости ванадий в пределах 0,2 0 ,4 мае.% оказывает сильное перлитизирующее воздействие на структуру чугуна (эа счет стабилизации цементита перлита ) к способствует увеличенйю дисперсности этой структурной составл ющей. Нижний предел (0,2 мас.%) выбираетс  исход  из необходимости получени  сколько-нибудь 01цутимого эффекта перлитизации, верхний предел .,4 мас.-%) - исход  из требовани  исключени  возможности по влени  структурно-свободного цементита и из экономических соображений .

Концентрации вредных примесей в количествах серы до 0,04 и фосфора- до 0,1 мас.% установлены исход  из необходимости обеспечени  шаровидной формы графита и получени  высоки механических свойств чугуна при толе тостенном литье.

Структура предлагаемого чугуна имеет перлитную металлическую матрицу и шаровидные- правильные включени  графита.

П р и м е-р. Сравнительные испытани  механических свойств предлагаемого и известного сплавов в литом состо нии проводились.при нижнем, ереднем и верхнем пределах концентрации ингредиентов при толщинах стенки отливок от 150 до 300 мм. Плавки , проводились в 50 КГ индукционной печи с кислой футеровкой. Сплав после расплавлени  перегревалс  до 1420-1440°С. В качестве шихтовых материалов примен лись литейный чугун ЛКЗ, стальной лом, медь, -никель, феррованадий, ферроцерий и лигатура ЖКМК-1.

Технологи  получени  высокопрочного чугуна дл  проведени  сравнительных испытаний включала доводку чугуна по химическому составу в печи соответствующими ферросплавами после его перегрева.

Расход феррованади  {35 мас.% ванади , остальное -железо) дл  получени  граничных пределов его концентрации в чугуне составл л 0,61 ,2 кг соответственно.

Присадку Мд, Се иСа-( в виде лигатур осуществл ли на дно разливочного ковша перед его заполнением чугуном.Отливали плиты толщиной 150, 200 и 300 мм. Дл  сравнени  свойств отливки с такими толщинами были изготовлены из чугуна известного состава . Хикмческий состав и структура чугунов представлены в табл. 1.

Механические свойства чугунов представлены в табл. 2.

Как следует иэ табл.. 2, чугун предложенного составаобеспечивает повьвление предела прочности при раст жении и твердости и стабилизирует их в сечени х отливок толщиной 150-300 1ум.

Экономический эффект от внедрени  чугуна предложенно1Ч состава дл  изготовлени  бандажированных валков составит 48 тыс. руб. в год.

Таблица 2

ИзвестСредний 510-540 ный П р и м е ч а н и е. .

190-200 482-500 190-202

195-206 490-510 В числителе приведены наибольшие .и наименьшие значени  механических свойств в отливках, в знаменателесредние значени  исполнени  проводились по трём образцам ,

Claims (1)

1. ’ ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, кальций, магний, редкоземельные металлы, медь и железо, отлича ющийся тем, что, с целью повышения прочности и твердости в литом состоянии в отливках с толщиной стенки от 150 до 300 мм, он дополнительно содержит ванадий при следующем соотношении компонентов, мас.%!

   Углерод 3,3-3,6 Кремний 2,0-2,8 Марганец 1,2-1,5 Хром 0,05-0,2 Никель 0,8-1,5 Кальций 0,01-0,05 ' Магний 0,04-0,07 Редкоземель- ные металлы 0,01-0,05 Медь 1,1-1,5 Ванадий 0,2-0,4 S ' Железо Остальное KJ 3 с

   ю ю да да