Чугун

 

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при изготовлении ответственных деталей станков и корпусных деталей двигателей внутреннего сгорания . Целью изобретения является повышение износостойкости, антизадирных свойств, прочности и стабильности твердости при температурах до 400 С. Предложенный чугун содержит, мас.%: углерод 3-34; кремний 1,45-1,95; марганец 0,2-1,0; медь 0,6-2,5; олово 0,002-0,05; цинк 0,005-0,05; свинец 0,0005-0,006; хром 0,1-0,7; титан 0,03-0,1; кальций 0,005-0,05; железо остальное. Предложенный чугун может быть использован при изготовлении крупных и мелких ответственных деталей станков и корпусных деталей двигателей внутреннего сгорания. 2 табл. а (О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

OllHCAHHE ИЭ0БРЕтениЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ CCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4108398/23-02 (22) 18.06.86 (46) 07.06.88. Бюл. У 21 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт литейного машиностроения, литейной технологии и автоматизации литейного производства (72) И.А.Дибров, Б.М.Гринберг и С.С.Ткаченко (53) 669.!3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1090750, кл. С 22 С 37/10, 1983.

Авторское свидетельство СССР

9 644863; кл. С 22 С 37/!О, 1977. (54) ЧУГУН (57) Изобретение относится к литейному производству и может быть ис„.Я0„„1401068 11 4 С 22 С 37/06 пользовано при изготовлении ответственных деталей станков и корпусных деталей двигателей внутреннего сгорания. Целью изобретения является повышение износостойкости, антизадирных свойств, прочности и стабильности о твердости при температурах до 400 С.

Предложенный чугун содержит, мас.Х: углерод 3-34; кремний 1,45-1,95; марганец 0,2-1,0; медь 0,6-2,5; олово

0,002-0,05; цинк 0,005-0,05; свинец

0,0005-0,006; хром О, 1-0,7; титан

0,03-0,1; кальций 0,005-0,05; железо остальное. Предложенный чугун может быть использован при изготовлении крупных и мелких ответственных деталей станков и корпусных деталей двигателей внутреннего сгорания. 2 табл.

1401068

25

Оптимальное содержание в составе чугуна хрома, титана и кальция. сос- 30 тавляет соответственно 0,1-0,7, 0,03"

О, 1 О, 005-0,05 мас . % (составы 2-4) .

Содержание хрома в пределах 0,10,7 мас.% способствует повышению износостойкости сплава, его антизадир" ных свойств. Хром ликвирует к границе эвтектического зерна и способствует образованию на границах зерен гетерогенной структуры. Повышение дисперсности перлита способствует и стабилизации твердости при повьнпенньм температурах, возникающих в контакте чугун - контртело.

Содержание в чугуне хрома менее

0,1% влечет за собой снижение показателей износостойкости, прочности, антизадирных свойств ° Содержание хрома более 0,7 мас.%, в особенности при низком углеродном эквиваленте, даже в крупных отливках способствует образованию отбела и не приводит к дальнейшему повышению свойств чугуна.

При повышенном содержании перлитизирующих элементов (медь, олово) содержание хрома выбирается минимальным и наоборот: при повьппенном содержании графитообразующих элементов содержание хрома в чугуне должно быть повьпнено.

Изобретение относится к литейному производству, в частности к составам серого чугуна с пластинчатой формой графита, применяемого для ответственных деталей двигателей внутреннего сгорания.

Цель изобретения — повьнпение износостойкости, антизадирных свойств, прочности и стабильности твердости 10 ! а при температурах до 400 С.

Предлагаемый чугун содержит углерод, кремний, марганец, медь, олово, цинк, свинец, хром, титан, кальций и железо при следующем соотношении 15 компонентов, мас.%

Углерод 3,0-3,4

Кремний 1,45-1,95

Марганец 0,2-1,0

Медь О, 6-2,5

Олово 0,002-0,05

Цинк О, 005-0, 05

Свинец 0,0005-0,006

Хром О, 1-0,7

Титан 0, 03-0,1

Кальций 0,005-0,05

Железо Остальное

Введение титана в пределах 0,030,1 мас.% способствует повышению износостойкости и антизадирных свойств чугуна, а также стабильности твердости. Имея значительный коэффициент микроликвации, титан наряду с хромом способствует образованию гетерогенной структуры. Кроме того, титан способствует через тугоплавкие карбиды и карбонитриды титана (зародьппи) равномерному распределению графита.

Дополнительно к этому введение в чугун титана способствует наряду с введением кальция нейтрализации вредного влияния свинца. Содержание титана в чугуне менее 0,03 мас.% не оказывает эффективнсго влияния на свойства чугуна. Содержание титана в чугуне более 0,1 мас.% уже не способствует повьппению свойств чугуна, в особенности при повышенном содержании меди, олова и хрома. Повышенное содержание титана при определенных условиях ведет к ухудшению литейных свойств чугуна.

Содержание кальция в пределах.

0,005-0,03 мас.% способствует повышению прочности, износостойкости и антизадирных свойств чугуна, а также стабилизации твердости при.повышенных температурах. Это связано с оптимизацией формы и распределения графита. Введение кальция способствует получению равномерно-распределенного графита пластинчатой формы, при этом отсутствует междендритная и другие аномальные формы графита, которые могут образовываться в чугуне, особенно при наличии свинца.Введение кальция в чугун, содержащий свинец, необходимо для нейтрализации его вредного влияния.

При содержании кальция менее

0,005 мас.% свойства чугуна недостаточно высоки (состав 5). При содержании кальция свыше 0,03% свойства чугуна уже не повышаются, а часть кальция может переходить в шлак.

Необходимость снижения содержания олова в пределах 0,002-0,05 мас.% связана с его дефицитностью. При повьппенном содержании меди олово можно значительно снизить, так как перлитная структура может быть достигнута с помощью менее дефицитного компонента,,т.е. меди. Максимальному содержанию меди соответствует минимальное содержание олова и наоборот. з 14

При содержании олова мене 0,002 мас.7 свойства чугуна недостаточно высоки.

Снижение содержания свинца в пределах 0,0005-0,006 мас.7 связано с необходимостью получения отливок без усадочных дефектов с оптимальной формой графита и с перлитной металлической основой. Содержание свинца менее

0,0005 мас.7 трудно достижимо в промышленных условиях, особенно при применении для легирования чугуна вторичных металлов и комплексных сплавов. Содержание свинца более

0,006 мас.X может при определенных условиях приводить к образованию аномальной структуры и повышению дефектности отливок. Повышенному количеству свинца должно соответствовать повышенное содержание кальция.

Содержание цинка в пределах 0,0050,05 мас.7 связано с необходимостью оптимизации формы графита в чугуне.

Небольшие количества цинка способствуют графитизации чугуна, так как цинк образует соединения с серой и кислородом, которые являются зародышами для образования графита пластинчатой формы, Содержание цинка менее 0,005 мас.7 нецелесообразно, так как не оказывает необходимого влияния на графитизацию. Содержание цинка более

0,05 мас.7. может способствовать образованию аномальной формы графита.

Пример. Чугун выплавляют в индукционной тигельной печи с ем-. ° костью тигля 30 кг. В качестве ших" товых материалов используют армкожелезо, литейный чугун, ферросплавы и чистые металлы. Для ввода хрома, титана и кальция используют ферро титан Ти30, ферросиликохром ФСХЗО, и силикокальций СК15.

Содержание,7: титана в ТИЗО 30, хрома в ферросиликохроме 49, кальция в .силикокальции 17.

Усвоение при добавках в ковш составляет,X: титана 90, хрома 85, кальция 60.

Расход ферросплавов следующий,X: ферротитан ТиЗО 0,1-0,35,ферросиликохром ФСХЗО 0,27-2, силикокальций

СК15 0,05-0,5.

Чугун заливают в песчано-глинистые формы высотой 400 мм и диаметром

30 мм. Температуру заливки поддерживают постоянной в пределах 1350—

1360 О.

01068

Чугун модифицируют силикокальцием СК15, ферротитаном ТИЗО, ферросиликохромом ФСХЗО. Составы чугунов приведены в табл.1.

Результаты испытаний чугуна представлены в табл.2.

Полученные пробы испытывают на изгиб, а иэ образцов после испытаний готовят образцы диаметром 8 мм и высотой 8 мм для испытаний антизадирных свойств, износостойкости.

Твердость чугуна испытывают при температурах 20 и 400 С.

15 Износостойкость чугунов определяют на машине трения ИИАШ-1 при смазке маслом (АС8) в паре с контртелом из стали ШХ-15 по схеме. три ролика иэ чугуна — шар из стали.

20 Испытания проводят в течение 6 ч при нагрузке 20 кг.

Об антиэадирных свойствах судят по нагрузке заедания, которую определяют на машине трения ИМАШ-1 при

25 трении со смазкой, меняя нагрузку со ступенью нагружения 7,8 кг.

Твердость чугуна определяют при

20 и 400 С.

Чугун выплавляют в индукционной

30 тигельной печи.

Иэ данных табл.2 следует, что предлагаемый чугун имеет более высокие износостойкость, антиэадирные свойства и прочность (составы 2-4), З в сравнении с известным чугуном (состав 1).

Стабильно ть твердости у предлагаемого чугуна, определяемая по разности твердости при температурах 20о

4о 400 С, также вьппе чем у известного.

Предлагаемый чугун, в сравнении с известным имеет более высокие показатели износостойкости, прочности, антиэадирных свойств и более стабиль45 ную твердость при повышенных температурах.

Кроме того предлагаемый чугун обладает повьппенной обрабатываемостью резанием, герметичностью, а также б0 более низкой склонностью к усадке и образованию усадочной пористости °

Формула и э о б р е т е н и я

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, олово, цинк, свинец и железо, о т л и ч а ю щ и йс я тем,что, с целью повышения износостойкости, антиэадирчых свойств, 140) ОИ

)барочности и стабильности твердости о

) ри температурах до 400 С,он дополнительно содержит хром, титан и кальций при следующем соотношении комПонентов, мас.Ж:

Углерод 3,0-3,4

Кремний 1,45-1,95

Марганец 0,2-1,0

Таблица 1

Содержание компонентов в чугуне, мас.Е

Состав

3 t 4

) 2

3,2

3,0

3,2

3,4

1,6

1,95

1,6

1,45

0,5

0,2

0,5

1,0

I,0

0,6

Me,ць

1,9

2,5

0,05

0,05

0,002 0,005

Олово

0,02

0,005 0,0!

0,05

Цинк

0,02 0,0005 0,001 0,006

Свинец

0,1

0,2

0,7

Хром

Титан

0,08

0,03

0,1

Кальций

0 005 0 OI

0,05

93,61 94 0595 92,497 90,739

Железо

Т а б

Износостойкость, мм

0,51

0,42

0,44 0,40

Нагрузка заедания, Н

1337, 7 ) 452„4 1452,4 1528,8

41,3 50,6 52,3 54,8

20 С

228

235 ,I

212

229 235

201

400 С

214 . 2! 7

Углерод

Кремний

Марганец

Прочность на изгиб, кг/мм

Твердость по Бриннелю, НВ, при

Медь

Олово

Цинк

Свинец

Хром

Титан

Кальций

Железо

0,6-2,5

0,002-0,05

0,005-0,05

0,0005-0,006

0,1-0,7

0,03-0,1

0,005-0,05

Остальное