Чугун

 

ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения предела прочности при растяжении, твердости и износостойкости , он дополнительно содержит кальций и один или более карбонитридов металлов, выбранных из группы, содержащей титан и редкоземельные элементы, при следующем соотношении компонентов, мае, % : Углерод 2,8-3,2 2,0-2,6 Кремний 0,8-1,6 Марганец 0,03-0,12 Кальций Один или более карбонитридов металлов, выбранных КЗ группы , содержащей титан и редкоземельные эле0 ,03-1,10 менты Железо Остальное сл

(19) % (11!

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

З(51) С 22 С 37 10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ .К СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1

Бас. - с : ° . (21) 3420887/22-02 (22) 09 ° 04.82 (46) 15.10.83. Бюл. 9 38 (72) М.И. Карпенко (71) Гомельский политехнический институт (53) 669.15-196(088.8) (56) 1. Патент Японии Р 55-5575, кл. С 22 С 97/06, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

М 720043, кл. С 22 С 37/00, 1980. (54)(57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец и железо, о т л и ч а ю шийся тем, что, с

t целью повышения предела прочности при растяжении, твердости и износостойкости, он дополнительно содержит кальций и один или более карбонитридов металлов, выбранных из группы, содержащей титан и редкоземельные элементы, при следующем соотношении компонентов, мас. В:

Углерод 2,8-3, 2 . Кремний 2,0-2,6

Марганец 0,8-1,6

Кальций 0,03-0,12

Один или более карбонитридов металлов, выбранных из группы, содержащей титан и редкоземельные элементы 0,03-1,10

Железо Остальное

1047984

2,8-3 2

1,2-1,7

До 1,0

0,2-0,6

До 0,2

0,2-0,6

Остальное

Углерод

Кремний

Марганец

Фосфор

Сера

Хром

Железо

2,8-3,1

2,2-2,5

1 3 1,5

Остальное

Углерод

Кремний

Марганец

Железо

0,03-1,1

Остальное

Изобретение относится к металлургии, в частности к изысканию составов чугуна для изготовления деталей машиностроения.

Известен серый чугун t.1 7, содержащий, мас. Ъ;

Недостатком этого чугуна является низкая динамическая прочность.

Отмечается высокий отбел на тонко- стенных отливках.

По технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является серый чугун 2, содержащий, мас. %:

B известном чугуне сера, хром, фосфор и никель присутствуют в виде технологических примесей.

Указанный чугун имеет недостаточно высокие пределы прочности при растяжении, твердость и износостойкость

Цель изобретения — повышение предела прочности при растяжении, твердости и износостойкости.

Указанная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, железо, дополнительно содержит кальций и один или более карбонитридов металлов, выбранных из группы, содержащей титан и редкоземельные элементы при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод 2,8-3,2

Кремний 2,0-2,6

Марганец 0,8-1,6

Кальций 0,03-0,12

Один или более карбонитридов металлов, выбранных из группы, содержащей титан и редкоземельные элементы

Железо

Дополнительное введение карбонитридов металлов, выбранных из группы, содержащей титан .и РЗМ в количестве 0,63-1,1 мас.Ъ, способствует измельчению структуры серого чугуна в отливках и повышению носостойкости. При их концентрации менее 0,03 мас.Ъ их влияние на структуру и свойства незначительное, а при увеличении их содержания более 1,1 мас.% увеличиваетоя отбел и снижается динамическая прочность.

Кальций в количестве 0,03

0,12 мас.Ъ способствует измельчению графитных включений и улучшению

10 их формы, очистке границ зерен и более равномерному распределению карбонитридов в матрице серого чугуна. При увеличении содержания кальция более 0,12 мас.Ъ снижается износостойкость, а при введении его до 0,03 мас.Ъ отмечается недостаточное модифицирующее его воздействие.

Чугун выплавляют в индукционной печи.

Введение порошков карбонитридов с размером частиц менее 0,2 мм в расплав чугуна осуществляют при температуре 1430-1470 С. В состав порошков карбонитридов входят железо кальци

Коэффициент усвоения карбонитридов в чугуне составляет 87,8-97,2Ъ.

Температура чугуна при заливка сухих оболочковых литейных форм

30 1330-1360 С.

B табл. 1 приведены составы известного и предлагаемого чугуна. Из этих чугунов отливают технологические пробы и отливки для изготовле35 ния узлов трения.

В табл. 2 приведены результаты механических испытаний исследованных чугунов составов 1-11.

Износостойкость чугунов определена на машине с возвратно-поступательным движением при удельном давлении 100 МПа и использовании в качестве смазки масла АС-8. Средний износ образцов определен при сухом трении при удельной нагрузке

75 MIIa. Твердость чугунов в отливках определена при вдавливании шара диаметром 2,5 мм по ГОСТ 2276177.

Как видно из табл. 2, сос50 тавов 3-11 позволяют получить в отливках более высокие показатели прочности, твердости и износостойкости. Анализ результатов показывает, что износостойкость при высоких

55 удельных давлениях повышается в

1,26-1,52 раз.

Использование предлагаемого сероro чугуна в качестве антифрикционного материала для деталей узлов трения позволяет повысить их надежность и долговечность работы.

Экономический эффект от внедрения изобретения составит 14,2

17,6 pv6. на тонну годного литья.

1047984

I ф м о х и д

О3:

Ю

lA

Ю

\О о

I (3

ОО с

С>! 1 х

1 ф ф о н х и д

О3:

Р

Ю

3

Ю

М

i o

333

Ю

Ю

I ф ю о н х и д

О3:

РЪ .

Ю с

С3

< 3

С Ю

Ю Ю г

1 I

Е о

Е п5

3»

Ц а !

1 ф м о н х о à о ц

М

ГЧ

СО

1 1

1 Q э о н х и д о

Ю

Ю (Ю

1 1

I Q е о х. и д

О3:

Р 3 о

Ю (>

Ю о

СО (3

1 Э э о х и д

О 3:

Р3

Р3

СО

Ю с

3Ч х ф

М а (D

Ц о и

I Э е о

1 X и д о

Ю

CO

Ю

I ф ф о н х и д о

Р 3

Ю

О".3 ID с

СЧ . CV

I Э ф о н х и д

О3:

Е о х н и

Э

l?l

3

Ю

РЪ (Ч

Ю о (о о

I ф е о

I» х и д о

2 х о

И

Е о

2

Ц х а н х х о

3С3 а

<33 333 х а е Е о х а.

Е-3 Х

Э а

Э и

) I

„! I

>I -» 1

I

1.1

1 dp

I и

1 Ф (1 с

1 Э

3 Х

I ъ

I »

1 Д

3Л о

I Н

I Х

1 ф х о

1 И

Г 1

О1 I

l — —

1 сО 3

I — — -l

1 I

1 1

1 !

1 Г I

I 1

I 1

1 — 1

1 I

1 1

I l

I iо

I! l

1 1

) 1

I 1

1 I

I с3 I

1 l

1 l

1 — — — I

I I

1 1 l M 1

1 I

I I

I Г 3 (l I

1 1

1 — — I

I I

I I

1 - 1

l 1

I 1

I 1

I I 1

1 I 1 1

I I 1 1 о

Ю 1 I 1

С 1 с-!3

o o

l . I Ю Ю

CV LO Р3

Ю Ю Ю

o o ю

1047984

Таблица2

Механические свойства

Чугун

Твердость, НВ, МПа редел прочности при растяжении, МПа

78,0

1814

269

72,6

108

482

1863

275

56,4

412

145

2226

297

384

48,5

164

2305

318

339

41,6

178

2403

335

152

50,8

398

316

2270

44,2

2354

171

344

331

339

37,6

184

325

2403

48,6

319

160

339

2275

40,5

328

178

2372

335

32,4

316

192

341

2450

Составитель Н. Косторной

Редактор Л. Авраменко Техред М. Костик Корректор И.Эрдейи

Заказ 7869/30 Тираж 627 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал НПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Износостойкость при трении скольжением (эталон чугун АСЧ-3)

Средний износ при сухом трении с удельной нагрузкой

75 МПа, мкм км

Скорость изнашивания при сухом трении с удельной нагрузкой

100 МПа, мг/гс