Чугун

 

Изобретение относится к Области производства черных металлов, применяемых для получения отливок, работанщих в парах трения при высокой скорости и больших гидравлических давлениях. Целью изобретения является повышение механических, антифрикционных свойств и гидроплотности чугунных отливок. Предложенный чугун содержит, мас,%: углерод 2,83 ,5; кремний 1,8-2,7; марганец 0,5Г ,2; медь 0,2-0,7; фосфор 0,1-0,2; магний 0,03-0,05; барий 0,1-0,3; индий 0,05-0,1; железо остальное. с 2 табл.®

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 С 22 С 37 1О

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3822310/22-02 (22) 10.12.84 (46) 30.10.86. Бюл. Ф 40 (72) А.С.Баранцев, Н.Н.Варакута, К.Б.Голубев, В.И.Клочко, В.В.Цуканов и А.Л.Пукшанский (53) 669.15-196 (088,8) (56) Патент США Р 4194906, кл. С 22 С 37/10 1980.

Авторское свидетельство СССР

У 1046319, кл, С 22 С 37/10, 1982.

Л0„„1266891 А 1 (54 ) ЧУГУН (5?) Изобретение относится к области производства черных металлов, применяемых для получения отливок, работающих в парах трения при высокой скорости и больших гидравлических давлениях. Целью изобретения является повышение механических, антифрикционных свойств и гидроплотности чугунных отливок. Предложенный ч;гун содержит, мас.М: углерод 2,83,5; кремний 1,8-У,7; марганец 0,5I 2; медь 0,2-0,7; фосфор 0,1-0,2; магний 0,03-0,05; барий 0,1-0,3; индий 0,05-0,1; железо остальное.

2 табл. 9

12668 о1

5 !

О

Изобретение относится к производству черных металлов, применяемых для получения труб, гильз, блоков и других отливок, работающих в качестве антнфрикционных в парах трения и высокого гидравлического давления, и может быть использовано в металлургической судостроительной машиностроительной и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение механических, антифрикционных свойств и гидроплотности чугуна.

Пример. Выплавку чугуна производили из свежих шихтовых материалов в индукционной печи емкостью

25 кг в тигле с кислой кварцевой футеровкой. При температуре чугуна

1420 С заливали слитки типа "скамейка" °

Химический состав предлагаемого и известного чугунов приведен в табл.1.

Выбор количественного соотношения элементов сделан, исходя из следующих соображений.

Содержание углерода колеблется в пределах 2,8-3,5Х что облегчает процесс получения металла в вагранках, повышает литейные свойства чугуна. Увеличивать содержание углерода выше верхнего предела нецелесообразг но так как это отрицательн о сказывает1 ся на механических свойствах чугуна.

Кремний содержится в количестве

1,8-2,7Х. Содержание кремния выше

2,7Х вызывает появление хрупкости даже при обычном содержании марганца и фосфора. При уменьшении содержания ,кремния ниже 1,8Х в тонких отливках может быть выделение графита в виде пластинчатого, кроме того, увеличивается область повышенных усадочных раковин, что отрицательно сказывается на гидроплотности.

Марганец оказывает на структуру чугуна влияние, противоположное вли. янию кремния, уменьшая колич ес тв о феррита и увеличивая количество перлита, в связи с чем повышается 8„и понижается б . Поэтому дпя получения высокой пластичности содержание марганца не должно быть ниже 0,5Х, что исключает термообработку. При увеличении марганца выше уменьшается из,нос чугуна. Содержание марганца выше 1,2Х приводит к увеличению коли-, 20

55 чества перлита и увеличению порога хладколомкости.

Фосфор оказывает весьма существенное влияние на структуру и свойства чугуна, образуя ФЭ и понижая удлинение и ударную вязкость, поэтому его содержание не должно превышать 0,2Х, а в толстостенных отливках, где широко развивается ликвация, содержание должно быть 0,1Х, что способст- вует сохранению мелкозернистой структуры.

Медь должна быть в количестве 0,20,7Х. При повышении содержания меди больше 0,7Х образуется пластинчатый графит, а при снижении меди ниже

0 2Х повышения прочности чугуна не происходит.

Введение магния в указанном соотношении (0,03-0,05) оказывает положи- . тельное влияние как сфероидизатор, если меньше магния, то графит кристаллизуется в шаровидную форму только частично, вследствие чего механические свойства чугуна понижаются. Более высокое содержание магния (более

О,OS#) приводит сначала к образованию цементита в сырой структуре, а затем к перемодифицированию,(образованию пластинчатого графита).

Более низкое содержание магния (меньше 0,03Х) не приводит графит в шарообразную форму, что отрицательно влияет на антифрикционные свойства.

Введение в состав чугуна индия в количестве 0,05-0,1Х и бария в количестве 0,1-0,3Х с низкой температурой плавления способствует получению требуемой шаровидной формы графита и мелкозернистости структуры, улучшает пластические свойства чугуна, что связано с преимущественным распределением этих элементов внутри зерен. Кроме того, эти элементы способствуют укреплению границ зерен, так как все окислы вытесняются вовнутрь зерен. Вместе с тем, индий и барий являются раскислителями, введение которых повышает качество металла, способствует повышению плотности отливок, особенно в тонких сечениях, таких изделий, как гидроблоки. Сниже- ние содержания элементов меньше нижнего предела не обеспечивает всех вышеприведенных качеств высокопрочного и антифрикционного чугуна. Повышение содержания указанных элементов выше верхнего предела резко снижает! 266891 ны.

Таблица 1

Химический состав, мас.Х

Si Ип Cu P Ng . Ва In С

Чугун

С Ce (Ре

28 18 05 02 О! 003 О!

Предлагаемый

0,05

Остальное

3,12,,3 0,,9 0,5 0,15 0,04 0,2

0,08

35 27 12 07 02 005 03

0,1

2 5 1 5 0 3 0 0 05 0 01 0 05 0 01

4,0 3,0 1,5 0,9 0,25 0,08 0,4

I °

0,15

ИзвестЫЫЙ

3 0 3,1 l,б 1,1 0 5 0 1 — — 0 08 0 08 пластические свойства чугуна за счет выделения окислов. индия и бария на границах зерен, Из полученных слитков изготовляли образцы для исследования механических и антифрикционных свойств чугуна. Кроме того, изготовляли пробы на гидроплотность.

Испытания на разрыв образцов проводили на машине марки P-5, на удар— на машине КМ-30. Антифрикционные свойства чугуна определяли на машине трения МИ-1 по схеме ролик — частичный вкладыш с постоянной скоростью скольжения !7 0,45 м/с.

l5

8 табл.2 по результатам испытаний приведены механические, антифрикционные свойства и гидроплотность предлагаемого сплава в сравнении с известным. 20

Как видно из таблицы, чугун предлагаемого состава обладает высокими

Механическими, антифрикционными свойствами и гидроплотностью.

Кроме того, предлагаемый сплав показал высокую работоспособность при 1

1 лительных испытаниях на стендах в системе гидронасосов и гидромоторов.

>есурс опытной партии деталей "блок", изготовленных из предложенного состава чугуна, составил 32000 ч при удельных давлениях до 400 атм и литейных скоростях до 15 и/с.

Таким образом, предлагаемый сплав по механическим, антифрикционным свойствам, износостойкости и гидроплотности превосходит известные чугуФормула и з обретения

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, фосфор, магний и железо„ отличающийся тем, что, с целью повышения механических антифрикционных свойств и гидроплотности, он дополнительно содержит барий и индий при следующем соотношении компонентов, мас,X:

Углерод 2,8-3,5

Кремний 1,8-2,7

Марганец 0,5-1,2

Медь 0,2-0,7

Фосфор 0,1-0,2

Магний 0,03-0,05

Барий 0,1-0,3

Индий 0,05-0,1

Железо Остальное

1266891

Таблица 2

Максимальное значеЧугун в кгс мм

IA) мго, см ч а„, кгсм см ние гидроплотности, кгс/мм

Предлагаемый

0,3 5,6

0,3 5,4

0,3 5,5

0,70 9,4

0,72 9,5

600

120 8

125 8

600

600

120 8

420

450

Известный

460

0,5 9,0

Составитель Н Шепитько

Техред А,Кравчук КоРРектоР, М. Самборская„

Редактор И.Рыбченко

Тираж 567 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5727/21

Производственно-полиграфическое предприятие, г,Ужгород, ул.Проектная,4