×
10.05.2016
216.015.3da3

ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ХЛАДОСТОЙКИЙ ЧУГУН

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам высокопрочного хладостойкого чугуна для производства литых заготовок в условиях массового производства. Чугун содержит, мас. %: углерод 3,85-4,05, кремний 2,2-2,7, марганец до 0,06, хром до 0,05, магний 0,03-0,06, лантан 0,001-0,01, кальций 0,002-0,007, алюминий 0,003-0,01, цирконий 0,01-0,1, бор 0,005-0,007, серу до 0,022, фосфор до 0,03, железо - остальное. Техническим результатом изобретения является повышение ударной вязкости высокопрочного чугуна при отрицательных температурах. 2 табл.
Основные результаты: Высокопрочный хладостойкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, магний, лантан, кальций, алюминий, цирконий, серу, фосфор и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит бор при следующем содержании компонентов, мас. %:
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области металлургии, в частности к разработке составов высокопрочного хладостойкого чугуна с шаровидным графитом.

Известен высокопрочный хладостойкий чугун [1], при производстве которого делается графитизирующее модифицирование в 2 этапа. Недостатком данного чугуна является резкое падение ударной вязкости при низких температурах (начиная -40°C и ниже) более чем в 2 раза.

Наиболее близким к предлагаемому чугуну является чугун [2]. Химический состав указан в табл. 1.

Благодаря совместному вводу Mg, La, Са, Al и Zr чугун имеет высокие пластические свойства, ферритную металлическую матрицу и стабильность при получении шаровидного графита при минимальном расходе сфероидизирующего модификатора, но имеет недостаточную хладостойкость, т.е. ударную вязкость при отрицательных температурах.

Техническим результатом данного изобретения является повышение ударной вязкости высокопрочного чугуна при отрицательных температурах.

Технический результат достигается тем, что высокопрочный хладостойкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, магний, лантан, кальций, алюминий, цирконий, серу, фосфор, железо, дополнительно содержит бор, при следующем содержании компонентов, мас. %:

Углерод 3,85-4,05
Кремний 2,2-2,7
Марганец до 0,06
Хром до 0,05
Магний 0,03-0,06
Лантан 0,001-0,01
Кальций 0,002-0,007
Алюминий 0,003-0,01
Цирконий 0,01-0,1
Бор 0,005-0,007
Сера до 0,022
Фосфор до 0,03
Железо остальное

Аналогов, содержащих отличительные признаки предлагаемого технического решения, не обнаружено. На ОАО «ГАЗ», в условиях литейной лаборатории, были проведены опытные сравнительные плавки с известным и предложенным чугунами. Чугун выплавлялся в индукционной печи ИСТ-016 с кислой футеровкой. В качестве шихты использовали чушковые передельные чугуны, возврат высокопрочного чугуна, отходы стали и ферросплавы. Лантан, кальций и алюминий вводили в виде модификатора "Lamet", а цирконий и бор вводили в виде ферросплавов. Металл перегревали в печи до 1500°C и заливали чугун в четыре песчаноглинистые формы с реакционными камерами и литыми заготовками для вырезки образцов на механические испытания. Во всех четырех формах количество добавок было одинаковым, кроме бора. В реакционные камеры форм вводили 0,6% "Lamet" + борную кислоту (0,06-0,08%). Цирконий вводили в виде 0,4% ферроциркония марки ФС60Цр5 в ковш. Количество бора варьировалось от 0,003% до 0,1% (табл. 1, варианты 1-4).

Как показали испытания образцов на ударную вязкость (табл. 2), оптимальным содержанием бора в этом чугуне является 0,005-0,007%) (табл. 2, варианты 2-3), оказывающее наибольшее влияние на ударную вязкость.

Изменения в химический состав выплавляемого чугуна введены с целью стабильного получения максимальной ферритизации структуры чугуна в отливках и обеспечения необходимых свойств чугуна.

С понижением содержания углерода возрастает количество перлита, сохраняющегося после отжига. При этом вероятно также наличие структурного свободного цементита и графита нешаровидной формы. Поэтому необходимо иметь повышенное содержание углерода (3,85-4,05%), чтобы обеспечить более высокие литейные свойства и в то же время не снизить механические свойства.

С точки зрения пластичности, наилучшим является содержание кремния в чугуне в пределах 2,2-2,7%. Во избежание отрицательного влияния на ударную вязкость и с целью снижения порога хладноломкости его содержание не должно превышать 2,7%.

Марганец оказывает влияние, противоположное влиянию кремния, уменьшая количество феррита и увеличивая количество перлита, поэтому, с целью снижения порога хладноломкости, его содержание не должно превышать 0,06%.

Хром является еще более сильным карбидостабилизатором, чем марганец, поэтому его содержание ограничено еще больше, до 0,05%.

Увеличение содержания фосфора до 0,025-0,030% вызывает снижение пластических свойств, прочность при растяжении понижается, а твердость возрастает. Для получения высокой ударной вязкости верхний предел содержания фосфора должен быть ограничен 0,03%.

Содержание серы ограничено до 0,02-0,022%. При большем содержании серы стабльного получения шаровидного графита не получается.

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.

Предлагаемое количество лантана, кальция и алюминия (чугуны 1-4 табл. 1) обеспечивает максимальный эффект повышения температуры расплава за счет их взаимодействия с серой и кислородом чугуна, что улучшает растворимость модификатора. Очищает границы зерен, дает максимальный графитизирующий эффект и минимальную усадку.

При повышении суммарного содержания лантана, кальция, алюминия модификатор плохо усваивается, графита выделяется меньше, увеличивается количество неметаллических включений, увеличивается усадка.

Снижение содержания этих элементов не обеспечивает модификатору хорошей десульфурирующей способности, что также не позволяет получить при обработке высокопрочного чугуна графит полностью сфероидальной формы.

При содержании углерода и кремния в указанных пределах усадка сплава наименьшая.

При меньшем содержании углерода и кремния жидкотекучесть чугуна уменьшается и усадка увеличивается.

При большом содержании углерода и кремния происходит флотация графита и образование плен и усадка чугуна увеличивается.

В известном чугуне без добавок La, Са, Al усадка резко возрастает.

Дополнительное модифицирование циркониевой лигатурой ФС60Цр5 в количестве 0,2-0,6% уменьшает количество вермикулярного графита до нуля и улучшает форму графита от компактного до шаровидного. Количество феррита увеличивается до 95-100%, а твердость уменьшается со 187 до 140 НВ.

Дополнительно в состав чугуна введен бор в количестве 0,005-0,007%. Совместно с комплексным модификатором бор оказывает влияние на процесс кристаллизации высокопрочного чугуна, приводящий 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).

Источники информации

1. Яковлев М.И., Пестов Е.С., Андреев А.Д. «Хладостойкий чугун с шаровидным графитом». Литейное производство №3, 2001.

2. Зиновьев Ю.А. и др. «Высокопрочный чугун» патент №2413026, С22С 37/04, бюллетень №6, 2011.

Высокопрочный хладостойкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, магний, лантан, кальций, алюминий, цирконий, серу, фосфор и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит бор при следующем содержании компонентов, мас. %:
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 56.
10.03.2013
№216.012.2d90

Способ получения отбеленных износостойких отливок

Изобретение относится к литейному производству. Способ включает изготовление форм, установку холодильников, перелив чугуна из печи в ковш, заливку форм чугуном и последующее охлаждение кристаллизующегося металла. При разливке в ковш вводят гипс в количестве 0,1-0,8% совместно с ферромарганцем,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477195
Дата охранного документа: 10.03.2013
20.07.2013
№216.012.574e

Суспензионная литая дисперсионно-твердеющая ферритокарбидная штамповая сталь

Изобретение относится к области металлургии, а именно к области получения и использования литой дисперсионно-твердеющей ферритокарбидной стали для тяжелонагруженных штампов горячего деформирования, пресс-форм для литья под давлением, а также штампов для твердо-жидкой штамповки сплавов на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487958
Дата охранного документа: 20.07.2013
20.08.2013
№216.012.607f

Способ получения бейнитного чугуна при термической обработке

Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению отливок из высокопрочных чугунов с шаровидным графитом. Для получения в отливках дисперсной структуры, состоящей из бейнита и шаровидного графита, а также комплекса высоких и стабильных механических свойств: прочности,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490335
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.10.2013
№216.012.7577

Смесь для изготовления литейных форм и стержней

Изобретение относится к литейному производству. Смесь содержит шламовый отход производства поливинилхлорида в количестве 97-99 мас.%, содержащий, мас.%: НО 50,2; CaSO·2HO 12,2; Са(ОН) 7,2; NaCl 28,2; NaSO 2,0; NaOH 0,2 и древесные опилки. Связующим в смеси являются кристаллогидраты солей NaCl....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495731
Дата охранного документа: 20.10.2013
20.02.2014
№216.012.a15f

Способ получения литых биметаллических штампов системы ферритная сталь - алюминиевый чугун

Изобретение относится к литейному производству. Способ включает заливку в охлаждаемую литейную форму первого слоя из суспензионной ферритной стали толщиной, составляющей 10÷50% объема литейной формы. Сталь содержит, мас.%: углерод - 0,27÷0,32, титан - 5,8÷6,2, никель - 0,5÷0,9, железо -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507026
Дата охранного документа: 20.02.2014
10.03.2014
№216.012.a9b4

Способ получения отливок из хладостойкого чугуна

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...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509159
Дата охранного документа: 10.03.2014
10.11.2014
№216.013.0548

Способ изготовления отливок по выплавляемым моделям

Изобретение относится к литейному производству. На блок выплавляемых моделей послойно наносят огнеупорную суспензию. В состав суспензии первого слоя вводят мелкодисперсный модификатор - абразивную пыль полировально-шлифовальной обработки изделий из сплавов черных металлов в количестве 1-2 мас.%...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532750
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.11.2014
№216.013.054b

Способ изготовления многослойных оболочковых литейных форм по выплавляемым моделям

Изобретение относится к литейному производству. Способ включает послойное нанесение на блок выплавляемых моделей огнеупорной суспензии, обсыпку зернистым материалом, вытопку моделей, сушку и прокаливание. Начиная со второго слоя оболочки, используют огнеупорную суспензию с кислородсодержащим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532753
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.11.2014
№216.013.0556

Способ изготовления многослойных оболочковых литейных форм по выплавляемым моделям

Изобретение относится к литейному производству. На блок выплавляемых моделей наносят огнеупорную суспензию. Обсыпают его зернистым материалом. В первый слой оболочки, в состав зернистого материала для обсыпки, вводят порошок алюминия в количестве 5-10 мас.%, а начиная со второго слоя оболочки,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532764
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.11.2014
№216.013.0557

Обсыпочный материал для изготовления оболочковых форм по выплавляемым моделям

Изобретение относится к литейному производству. Обсыпочный материал содержит в мас.%: электрокорунд 30-40, железная окалина 25-35, железо остальное. Обеспечивается повышение качества оболочковых форм и получаемых отливок. 1 табл., 1 пр.
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532765
Дата охранного документа: 10.11.2014
Показаны записи 1-10 из 54.
10.03.2013
№216.012.2d90

Способ получения отбеленных износостойких отливок

Изобретение относится к литейному производству. Способ включает изготовление форм, установку холодильников, перелив чугуна из печи в ковш, заливку форм чугуном и последующее охлаждение кристаллизующегося металла. При разливке в ковш вводят гипс в количестве 0,1-0,8% совместно с ферромарганцем,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477195
Дата охранного документа: 10.03.2013
20.08.2013
№216.012.607f

Способ получения бейнитного чугуна при термической обработке

Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению отливок из высокопрочных чугунов с шаровидным графитом. Для получения в отливках дисперсной структуры, состоящей из бейнита и шаровидного графита, а также комплекса высоких и стабильных механических свойств: прочности,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490335
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.10.2013
№216.012.7577

Смесь для изготовления литейных форм и стержней

Изобретение относится к литейному производству. Смесь содержит шламовый отход производства поливинилхлорида в количестве 97-99 мас.%, содержащий, мас.%: НО 50,2; CaSO·2HO 12,2; Са(ОН) 7,2; NaCl 28,2; NaSO 2,0; NaOH 0,2 и древесные опилки. Связующим в смеси являются кристаллогидраты солей NaCl....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495731
Дата охранного документа: 20.10.2013
10.03.2014
№216.012.a9b4

Способ получения отливок из хладостойкого чугуна

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...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509159
Дата охранного документа: 10.03.2014
10.11.2014
№216.013.0548

Способ изготовления отливок по выплавляемым моделям

Изобретение относится к литейному производству. На блок выплавляемых моделей послойно наносят огнеупорную суспензию. В состав суспензии первого слоя вводят мелкодисперсный модификатор - абразивную пыль полировально-шлифовальной обработки изделий из сплавов черных металлов в количестве 1-2 мас.%...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532750
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.11.2014
№216.013.054b

Способ изготовления многослойных оболочковых литейных форм по выплавляемым моделям

Изобретение относится к литейному производству. Способ включает послойное нанесение на блок выплавляемых моделей огнеупорной суспензии, обсыпку зернистым материалом, вытопку моделей, сушку и прокаливание. Начиная со второго слоя оболочки, используют огнеупорную суспензию с кислородсодержащим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532753
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.11.2014
№216.013.0556

Способ изготовления многослойных оболочковых литейных форм по выплавляемым моделям

Изобретение относится к литейному производству. На блок выплавляемых моделей наносят огнеупорную суспензию. Обсыпают его зернистым материалом. В первый слой оболочки, в состав зернистого материала для обсыпки, вводят порошок алюминия в количестве 5-10 мас.%, а начиная со второго слоя оболочки,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532764
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.11.2014
№216.013.0557

Обсыпочный материал для изготовления оболочковых форм по выплавляемым моделям

Изобретение относится к литейному производству. Обсыпочный материал содержит в мас.%: электрокорунд 30-40, железная окалина 25-35, железо остальное. Обеспечивается повышение качества оболочковых форм и получаемых отливок. 1 табл., 1 пр.
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532765
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.02.2015
№216.013.2645

Способ изготовления отливок из чугуна

Изобретение относится к литейному производству. Способ включает выплавку чугуна, разливку в ковш, в который предварительно введены предсфероидизирующий, сфероидизирующий и графитизирующий модификаторы в количестве соответственно 0,2-0,3, 0,4-0,5, 0,4-0,5 мас.% от массы жидкого чугуна в ковше....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541250
Дата охранного документа: 10.02.2015
10.02.2015
№216.013.2648

Способ защиты стальных отливок от обезуглероживания при термической обработке

Изобретение относится к литейному производству. Для повышения качества защиты стальных отливок от обезуглероживания, в частности минимизации толщины обезуглероженного слоя, отливки помещают в контейнер и засыпают их карбюризатором, в качестве которого используют смесь древесного угля и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541253
Дата охранного документа: 10.02.2015
+ добавить свой РИД