ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ХЛАДОСТОЙКИЙ ЧУГУН С ШАРОВИДНЫМ ГРАФИТОМ
HIGH-STRENGTH COLD-RESISTANT CAST IRON WITH SPHERICAL GRAPHITE

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам высокопрочного хладостойкого чугуна с шаровидным графитом для производства трубчатых свай, эксплуатирующихся в любых климатических условиях, преимущественно в районах Арктики и Крайнего Севера.
Известен высокопрочный чугун с шаровидным графитом, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, магний, лантан, кальций, алюминий, цирконий, серу, фосфор, железо остальное, при следующем соотношении компонентов, мас. %: углерод 3,85-4,05, кремний 1,95-2,20, марганец до 0,5, хром до 0,1, магний 0,03-0,06, лантан 0,001-0,01, кальций 0,002-0,007, алюминий 0,003-0,01, цирконий 0,01-0,06, сера до 0,022, фосфор до 0,1, железо остальное.
(RU 2413026, С22С 37/04, С22С 37/10, опубликовано 27.02.2011).
Недостатком известного чугуна является низкая ударная вязкость при отрицательных температурах и, соответственно, хладостойкость.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является высокопрочный хладостойкий чугун с шаровидным графитом, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, магний, лантан, кальций, алюминий, цирконий, бор, серу, фосфор и железо остальное, при следующем соотношении 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. (RU 2583225, С22С 37/04, опубликовано 10.05.2016) Однако известный высокопрочный ферритный чугун с шаровидным графитом не обладает достаточной хладостойкостью при воздействии ударных нагрузок, что делает его непригодным для изготовления трубчатых забивных свай для районов Арктики и Крайнего Севера.
Задачей изобретения и его техническим результатом является повышение ударной вязкости высокопрочного хладостойкого чугуна с шаровидным графитом при отрицательных температурах.
Технический результат достигается тем, что высокопрочный хладостойкий чугун с шаровидным графитом содержит углерод, кремний, марганец, хром, магний, кальций, алюминий, цирконий, бор, серу, фосфор, никель, кобальт, самарий и железо, при следующем соотношении компонентов, мас. %: углерод 3,85-4,05, кремний 2,7-3,3, марганец 0,2-0,5, хром до 0,05, магний 0,03-0,06, 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, никель 0,01-0,20, самарий 0,1-0,3, кобальт 0,002-0,12, железо остальное.
Введение в состав высокопрочного хладостойкого чугуна с шаровидным графитом никеля в концентрации 0,01-0,20 мас. %, самария в концентрации 0,1-0,3 мас. % и кобальта в концентрации 0,002-0,12 мас. % приводит к упрочнению феррита и повышению ударной вязкости при отрицательных температурах. Повышение содержания кремния 2,7-3,3 мас. % обеспечивает повышение количества феррита, а увеличение содержания марганца - повышение ударной вязкости.
Получение чугуна по изобретению осуществляется следующим образом. Выплавку чугуна проводят в индукционных или дуговых электропечах с использованием стандартных шихтовых материалов. После расплавления шихты чугун перегревают до 1470-1450°С и на зеркало расплава вводят самарий и кобальт, а никель-магниевую лигатуру и ферросилиций кладут на дно разливочного ковша перед выпуском жидкого металла из печи. После сфероидизирующей обработки образовавшийся шлак скачивают. Результатом является чугун по изобретению, имеющий структуру феррита с включениями шаровидного графита.
В таблице 1 приведен химический состав чугуна по изобретению, а таблице 2 ударная вязкость и количество феррита.
Пункты 1-3 относятся к чугуну по изобретению, а п. 4 - к известному чугуну по наиболее близкому аналогу.
Из представленных данных видно, что чугун по изобретению обеспечивает достижение поставленного результата: повышение ударной вязкости при отрицательных температурах, что делает его пригодным для производства трубчатых свай, эксплуатирующихся в любых климатических условиях, преимущественно в районах Арктики и Крайнего Севера.