Чугун
ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, серу, сурьму, молибден и железо, отличающийся тем, что, с целью улучшения механических свойств, повышения износостойкости и снижения отбела, он дополнительно содержит хром, медь и редкоземельные элементы при следующем,соотноиюнии компонентов, мае.%: 3,0-3,4 Углерод 1,6-3,0 Кремний 0,005-0,04 Марганец 0,08-0,10 Сера 0,05-0,14 Сурьма 0,10-0,40 Молибден 0,10-0,80 Хром 0,30-0,80 Медь Редко 3 емель н ые с SS 0,02-0,035 элементы Остальное Железо (Л С
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
М59 С 22 С 37 10
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3585770/22-02 (22) 13.05.83 (46) 07.05.84., Бюл. 9. 17 (72) Е.И.Шитов, С.Н.Леках, И.И.Жу кОвский, A.Ã.Ñëóöêèé и Л.Л.Счисленок (71) Белорусский ордена Трудового
Красного Знамеии политехнический институт. (53) 669.15-196(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
9 521342, кл. С 22 С 37/00, 1976.
2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 3253210,кл. С 22 С 37/10, 19.11.81. (54)(57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, серу, сурьму, молибден и железо, о т л и ч а ю—
„9 SU{11) А шийся тем, что, с целью улучшения механических свойств, повышения износостойкости н снижения отбела, он дополнительно содержит хром, медь и редкоземельные элементы при следующем, соотношении компонентов, мас.В:
Углерод 3,0-3,4
Кремний 1,6-3,0
Иарганец 0,005-0,04
Сера 0,08-0,10
Сурьма 0,05-0,14
Иолибден 0,10-0,40
Хром 0,10-0,80
Медь 0,30-0,80
Редкоземельные элементы
Железо
1090751
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является чугун Г21, содержащий, мас.Ъ:
Углерод .3,0-3,4
Кремний 1,6-2,2
Марганец 0,005-0,04
Сера 0,08-0,10
Сурьма 0,05-0,14
Молибден 0,1-0,4
Железо . Остальное
Однако известный чугун вследствие комплексного легирования металлической матрицы кремнием, сурьмой, молибденом имеет неудовлетворительные механические свойства, износостойкость и склонен к отбелу. Это в первую очередь связано с недостаточной степенью легирования металлической основы и неравномерным распределением графика в структуре.
Целью изобретения является улучшение механических свойств,"повышение 40 износостойкости и снижение отбела.
Укаэанная цель достигается тем, что.чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, серу, сурьму, молибден, дополнительно содержит хром, 45 медь и редкоземельные элементы при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:
Углерод
Кремний 50
Марганец
Сера
Сурьма
Молибден
Хром
3,0-3,4
1,6-3 0
0,005-0,04
0,08-0,1
0,05-0,14
0,1-0,,4
0,1-0,8
Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для отливок, обладающих высокими механическими свойствами, иэносостойкостью и затвердевающих с частичным отбелом. 5
Известен чугун С1 ),содержащий, мас.Ъ:
Углерод 2,5-3,5
Кремний
/ 1,5-2,5
Марганец 0,4-0,9 10
Сера 0,23-0,9
Фосфор 0,23-1,0
Железо Остальное
Недостатками данного чугуна являются недостаточные механические свой- j5 ства, износостойкость и высокая склонность к отбелу.
Медь 0,3-0,8
РЗМ 0,02-0,035
Железо Остальное
Наличие в составе чугуна в предлагаемых пределах хрома, меди и РЗМ приводит к повышению твердости металлической основы и ее структурных со-, ставляющих. Механические свойства материала повышаются путем измельчения зерна при первичной кристаллизации.
Измельчение эвтектического зерна приводит к равномерному распределению графита в структуре. Размеры графитных включений находятся в пределах 60-120 мкм. Характер распределения графита в структуре препятствует адгеэионному взаимодействию контактируемых поверхностей. Комплексное влияние дополнительно вводимых элементов в состав чугуна приводит к повышению износостойкости материала.
Для исследования свойств чугуна предлагаемого состава выявляют пять составов, содержащих ингредиенты на уровнях: нижнем, среднем, верхнем, ниже нижнего и выше верхнего. Содержание железа при этом составляет дополнительно до 100% в каждом сплаве.
Для сравнительных испытаний используют известный чугун со средним содержанием легирующих элементов. Чугуны плавят в тигельной индукцион- ной печи с кислой футеровкой. В качестве шихты для получения чугуна с низким содержанием марганца используют высокоуглеродистые металлизованные окатыши, ферросплавы кремния, молибдена, хрома. Кристаллическую сурьму, электролитическую медь и РЗМ вводят в жидкий металл перед разливкой. Образцы для изучения структуры и свойств материала отливают в сухую песчаную форму. Испытания,на износ проводят на машине трения типа МТ-2 в условиях сухого трения скольжения в паре с улучшенной сталью 45 твердостью 48 HRc при нагрузке 10 кг/см2 и скорости скольжения 2,0 м/с. Износостойкость оценивают весовым методом. Склонность к отбелу оценивают в мм на клиновой пробе со сквозной щелью.
Химические составы чугунов и результаты исследований представлены в таблице.
1090751
Содержание компонентов в чугуне, мас, %
С. S i Mn S Sb, Mo; Гг
Уровень содержания ингредиентов
Чугун
0,25
0,1 0,1
2,2 . 0,02 0,08
0,1
Средний 3,2
Известный
Предлагаемый
1,6 0,005 0,08 0,05
2,2 0,02 0,10 О, 1
3,0 0,04 0,09 0,14
3,0
Нижний
0,25 .0,4
0,4 0,8
3,2
3,4
Средний
Верхний
Ниже нижнего
0,08 0,07
3 0 1 6 0 005 0 08 0 03
Выше верхнего
3,4
3,0 0,04 0,09 0,16
0,05 0,9
Продолжение таблицы ф °
-У В
Относитель- Отбел, ная иэносо- мм стойкость
Содержание компонентов в чугуне, Механические свойства
Чугун мас %
Си РЗМ HP 6,, МПа Йв, МПа
221 490
0,3 0,02 241 510
0,5 0,03 253 530
Известный
Предлагаемый
235
1,25
245
260
1,55
0,8 0,035 269
550
240
1,75
1,08
0,2 0,01 217
490
225
0,9 0,04 272
545
235
1,02
Как видно иэ таблицы, дополнительный ввод хрома, медй и РЗМ суще- 45 ственно повЬпаает механические свойства материала, его износостойкость и снижает склонность сплава к отбелу.
При этом материал обладает удовлетворительной твердостью, позволяющей производить механическую обработку отливок, не изменяя технологического процесса. Структура предлагаемого чугуна перлитная, графит пластинчатый средних размерЬв, равномерно расположенный в структуре, свободных карбидов в металлическбй матрице не более 2%.
Пределы содержания элементов установлены исходя из получения наибо- 60 лее благоприятного сочетания механических свойств, износостойкости и склонности материала к отбелу. Нижний предел по содержанию углерода
3 0% и кремния 1,6% обеспечивает по- 65 лучение металлической основы без включений эвтектического ледебурита, верхний 3,4 и 3,0% соответственно ограничен получением металлической основы без включений эвтектического ледебурита, верхний 3,4 и 3,0% соответственно ограничен получением перлитной структуры с содержанием феррита не более 2,0%. Содержание сурьмы Э (0,05-0,14%}, молибдена (0,1-0,4%}, хрома (0,1-0,8%) и меди (0,3-0,8%} выбирается иэ условий максимальногб упрочнения металлической основы. Увеличение концентрации сурьмы, молибдена и хрома выше выбранных -пределов повышает склонность чугуна к отбелу. Ввод 0,02-0,035%
РЗМ обеспечивает получение отливок без отбела. Оптимальный состав сплава содержит> %: углерод 3,2, кремний 2,2, марганец 0,02, сера 0,09, сурьма 0,1., молибден 0,25, хром 0,4, медь 0,5 и РЗМ 0,03.
1090751
Составитель Н.Косторной
Редактор В.Иванова Техред Л.Мартяшова " Корректор Г. Решетник
Заказ 3019/25 Тираж 603 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4
Технология получения предлагаемого сплава заключается в расплавлении висоноуглеродистых металлизованных окатышей, легирование расплава ферросплавами кремния (75%З ),молибдена (45% Мо ), хрома (60% Сг), введение ,в жидкий расплав кристалпической
cypbw, электролитической меди и РЗМ.
Величина добавок рассчитывается исходя из.среднего уровня усвоения кремния, меди и сурьмы и РЗМ на уров-!О не 85-95%, молибдена и хрома на уровне 75-85%.
Предлагаемый чугун целесообразно использовать для изготовления тормозных барабанов большегрузных автомобилей, что позволит эа счет повышения их долговечности увеличить срок службы узла в целом. Экономический эффект от внедрения изобретения составит 120 тыс.руб.
