Чугун

 

Изобретение относится к металлургии , в частности к изысканию износостойких чугунов с повышенным физикомеханическими свойствами, применяемых в различных областях машиностроения для деталей, работающих в условиях повьш1енных температур, знакопеременных нагрузок и трения скольжения о Целью изобретения является повьшение предела прочности на разрыв и предела прочности на изгиб, твердости, теплопроводности, износостойкости и стабилизации модуля упругости при 20-800°С Предложенный чугун содержит, мас.%: углерод 3,2 - 4,0; кремний 2,3-2,8; марганец 0,3- 0,8; фосфор 0,1-0,-5; хром 0,05-0,30; титан 0,05-0,30; никель 0,1-0,5; молибден 0,1-0,7; медь 0,6-1,2; сурьма 0,1-0,4; лантан 0,01-0,03; железо - остальное. Чугун предложенного состава может быть использован для изготовления поршневых колец двигателей внутреннего сгорания. 2 табл„ i k

5675 А1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5D 4) C 22 С 37/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3958607/31-02 (22) 28.08.85 (46) 23.02,88, Вюл. Р 7 (71) Всесоюзный заочный машиностроительный институт (72) Ю.Е.Абраменко, И.П.Шебатинов, Л.А.Алабин и П,П.Сбитнев (53) 669.15-196 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 732999, кл, С 22 С 37/10, 1980.

Авторское свидетельство СССР а 455164, кл. С 22 С 37/00. (54) ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к изысканию износостойких чугунов с повышенным физикомеханическими свойствами, применяемых в различных областях машиностроения для деталей, работающих в условиях повышенных температур, знакопеременных нагрузок и трения сколь" жения. Целью изобретения является повышение предела прочности на разрыв и предела прочности на изгиб, твердости, теплопроводности, износостойкости и стабилизации модуля упругости при 20-800 С, Предложенный чугун содержит, мас,X: углерод 3,2—

4,0; кремний 2,3-2,8; марганец 0,30,8; фосфор 0,1-0;5; хром 0,05-0,30; титан 0,05-0,30; никель 0,1-0,5; молибден 0,1-0,7; медь 0,6-1,2; сурьма

0,1-0,4; лантан 0,01-0,03; железо— остальное, Чугун предложенного сосф тава может быть использован для изготовления поршневых колец двигателей внутреннего сгорания, 2 табл, 1375675

Изобретение относится к металлургии, .в частности к изысканию иэносостойких чугунов с повьппенными физикомехаиическими свойствами, применяемых в различных. областях машиностроения для деталей, работающих в условиях повьпненных температур, знакопеременных нагрузок и трения скольжения, например, для поршневых колец. 10

Целью изобретения является повьппение предела прочности на разрыв и предела прочности на изгиб, твердости, теплопроводности, иэносостойкости и стабилизации модуля упругости 15 при 20-800 С.

Предложенный чугун содержит, мас.7.:

Углерод 3,2-4,0

Кремний 2,4-2,8 20

Марганец 0,3-0; 8

Фосфор 0,1-0, 5

Хром 0,05-0,30

Титан 0,05-0, 30

Никель 0,1-0,5

Молибден О, 1-0,7

Медь 0,6-1,2

Сурьма 0,1-0,4

Лантан 0,01-0,03 железо Остальное

Введение углерода и кремния менее нижнего предела приводит к отбелу чугуна и ухудшению обрабатываемости.

Содержание этих элементов в чугуне выше верхнего предела увеличивает 35 не только количество, но и размер включений графита, а также появляется ферритная структурная составляющая, что приводит к снижению модуля упругости и износостойкости получа-. 40 емых деталей, Присадка марганца и хрома менее их нижнего предела приводит к выделению феррита в структуре чугуна, спо собствующему схватыванию и задирам, 45 а следовательно, увеличению износа.

Введение этих ингредиентов вьппе верхнего предела способствует отбелу, образованию неустойчивых карбидов хрома и резкому ухудшению обрабатываемости резанием.

Фосфор способствует увеличению жидкотекучести и износостойкости.

Однако введение его вьппе верхнего предела приводит к пористости, а сле-55 довательно, увеличению брака и умень" шению прочностных свойств.

Титан применяется для раскисления жидкого чугуна и как нитридообраэующий элемент. Присадка его меньше нижнего предела практически не оказывает существенного влияния на состояние расплава, Содержание титана выше верхнего предела приводит к увеличению выделения шлака, что создает дополнительные трудности в получении качественных отливок.

Присадка никеля меньше нижнего предела не оказывает достаточного влияния на структуру чугуна. С повышением его концентрации металлическая основа чугуна становится наиболее однородной и более устойчивой к влиянию высоких температур, а включения графита приобретают оптимальные размеры, Однако содержание никеля вьппе верхнего предела приводит к изменению (укрупнению) включений графита, т.е. к увеличению графитации, что отрицательно сказывается на теплопроводности °

Молибден используется для повьппения механических свойств при высоких температурах, упрочняя твердый раствор путем образования мелкодисперсных карбидов, стабилизирующих границы зерен. Присадка молибдена меньше нижнего предела не оказывает влияние на свойства чугуна и износостойкость. При содержании его выше верхнего предела приводит к увеличению твердости в питом состоянии, ухудшая тем самым обрабатываемость отливок резанием.

Легирование чугуна медью способствует перлитизации, увеличению прочностных свойств и теплопроводности, Присадка этого элемента меньше нижнего предела не оказывает влияние на теплопроводность, хотя прочностные свойства и повышаются. Концентрация меди выше верхнего предела приводит к повышению твердости и изменению формы включений графита и их распределению, а следовательно, уменьшению теплопроводности ° Вероятно, это непосредственно связано с влиянием сурьмы на металлическую основу серого чугуна.

Присадка сурьмы в указанных пределах приводит к стабилизации перлита в чугуне, повышению твердости и увеличению износостойкости, Содержание сурьмы выше верхнего предела приводит к уменьшению теплопроводности и ухудшению обрабатываемости.

Присадка этого элемента меньше ниж1375675 него предела не обеспечивает полную перлитизацию; в структуре чугуна наблюдаются выделения ферритной составляющей, отрицательно влияющей на износ детали.

Введение лантана в указанных пределах приводит к рафинированию расплава чугуна, изменению формы неметаллических включений и уменьшению их количества в металлической основе, Это приводит к увеличению прочности, вязкости и упругих свойств чугуна, а следовательно, и износостойкости де ; талей в узлах трения. 15

Пример, Выплавку чугуна производят в индукционной печи ИСТ-016 с кислой футеровкой. В расплав чугуна при 1480-1500 С вводят легирующие элементы: медь, никель, ферромолибден, феррофосфор, ферротитан, ферромарганец и сурьму.

Перед заливкой в ковш вводят дробленый ферросилиций — ФС-75 и лантан. 2g

Заливку в разовые формы проводят при 1420-1360 С.

Химический состав выплавленных чугунов приведен в табл,1, а на физико-механические свойства после ис30 пытания приведены в табл,2, Результаты испытаний показали, что предложенный чугун обладает боФормула изобретения

Чугун, содержащий углерод, крем» ний, марганец, фосфор, хром, титан, никель, молибден, медь и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения предела прочности на разрыв и предела прочности на изгиб,.твердости, теплопроводности, иэносостойкости и стабилизации модуля упругости при 20-800 С, он дополнительно содержит сурьму и лантан при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:

Углерод

Кремний

Марганец

Фосфор

Хром

Титан

Никель

Молибден

Медь

Сурьма

Лантан

Железо

3,2-4,0

2,3-2,8

0,3-0,8

0,1-0 5

0,05-0,3

0,05-0, 3

0,1-0 5

0,1-0,7

0,6-1,2

0,1-0,4

0 01-0 3

Остальное лее высокими физико-механическими свойствами, позволяет использовать его для изготовления, например, порш невых колец двигателей внутреннего сгорания.

1375675 .

1

I !

cd I

l 1

1 1 Ф о х

1 е I

1 1

I I

1 !

I

1

1 Рч

1- — 3 ! сб I (Ц

Е» и о Ю

D л

Ю 3

Ю л

D с 4

Ю л

Ю сГ1

О л

1 г

D о с»4 л

D и л

4

I

4 — —

I

1 «3 I л

Ю с 1 с1 1 л

CO л

D О л

I С.) I

1 I

1

1

I о

Х

3 — -3

Ю л л

Ю л

° 1

D с») л

I» о

Х

Ю л о

3 е 1

Ю

С4

Ю о и л

D о о

I Я

1 !

1 о 1 с»1 1 л о

3

1

1Л1 о

Ю

О 1 о

D о о

I H I

О

Ю с 1 л

LCl 1Г л л

O D л

D л

CO л

1

1

СО 1 с»4

I!

I 0

1 w 1 ю I ñ÷

I ! л сО л сч с») л сч с 1 л с 3 о л с4 о с 1 с»4 л с ъ

D л

1 3 ф

Я Д

1:

t(Э 1

Ocr! л О,!

Сс4 И 1

I

I

1 л

1 д3

М

О о

С3

1 а-Л 1

1 1

3 3

1 I

I,О l сп

1 — 4

1 !

I

3

l

1

1 4 I л

D О

D О л а О со о о о л л л о о о с») л л л о о о

1 1 1 l о л сч л л л о с»1 л о о о

D O D сч л л л л о о о

O D см с») л л л

D O D сс О1 о л л а о с о с») с 4 л л л о о о и; Л CO О л л л л

О Î O D л л л Ol сч с»4 сч

iО CO л л л

Р 3 Р ) с

1375675

Таьлваа 2

Нодязь тлрн Оетя ° теыаераттре экос, /ы ч

8950 6600 42,0

Иэвеетнаэ) 230

330 209 20 ° 3 . 11650

10850

Ваасадяэ)лй эа аределы 250

340 209 24 ° 3

Предлагаемый

28I

401 195 30,6

)3ООО ))ООО ВВОО 7 ° 5

358

512 219 39 5 t3850

42 I )4400

))460 . 9000 6,0

380 .! 2950 11000 . 8800 .8,0

343

37,9 13700

Преллагаеыы)) 13 toO 12200 10300 8500 7,0

450 219 . 41,0

314

ВыхОдящяй э е вределы

412 240 28,0 12800 12000 9900 . 7100 20,0

270

Составитель Н,шепитько

Редактор Г.Волкова Техред Л.Сердюкова Корректор А.Ильин

Заказ 746/27

Тираж 593 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж- 35, Раушская иаб,, д,4/5

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

543 229

490 " 239 лр094щ ость, /и С!

1)850 11000 9150 6800 30,0

t 3208 12300 t 0300 8400 10,0