Чугун

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве гидропанелей. Цель изобретения - повышение предела прочности при растяжении и твердости, а также снижение коэффициента трения. Новый чугун содержит, мас.%: C 3,1-3,6

SI 2,1-3,1

MN 0,3-1,1

CR 0,12-0,5

AL 0,02-0,06

MG 0,03-0,07

NI 0,02-0,05

CE 0,055-0,12

CA 0,03-0,07

TI 0,02-0,11

CU 0,05-0,3

BA 0,03-0,1 и FE - остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна BA и CU обеспечил повышение σ<SB POS="POST">в</SB> в 1,56-1,63 раза, НВ в 1,55-1,62 раза, а также снизил коэффициент трения в 2,9-4,8 раза. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (111 (51)4 С 22 С 37/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4294654/23-02 (22) 29.06.87 (46) 30.04.89, Бюл. Ф 16 (7 1) Гомельский литейный завод "Центtt ролит (72) M.È. Карпенко, Е.И. Марукович, А.П, Мельников и В.А. Реут (53) 669.15-196(088.8) (56) Патент IIHP 11 123606, кл. С 22 С 37/04, 1984.

Авторское свидетельство СССР

У 773121, кл. С 22 С 37/10, 1979, (54) ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке состава чугуна для деталей гидроаппаратуры.

Цель изобретения — повышение предела прочности при растяжении и твердости, а также снижение коэффициента трения.

Выбор граниченных пределов содержания компонентов в чугуне предлагаемого состава обусловлвн следующим °

Медь при содержании 0,05-0,3 мас.% стабилизирует перлит, увеличивает его сфероидизацию, повышает твер» дость и износостойкость, их стабильность в процессе эксплуатации и эксплуатационную стойкость литых деталей. При увеличении концентрации меди более 0,3 мас.% начинает проявляться ее ликвация, снижается фактор формы графита, а при концентрации при производстве гидропанелей. Цель изобретения — повышение предела прочности при растяжении и твердости, а также снижение коэффициента трения.

Новый чугун содержит, мас.%-: С 3, 13.,6; Si 2,1-3,1,, 1п 0,3 — 1,1; Cr 0,120,5; Al 0,02-0,06; М8 0,03-0,07;

Ni 0,02-0,05; Се 0,055-0,12; Са 0,030,07; Ti 0,02-0,11, Си 0,05-0,3;

Ва 0,03 — О, 1 и Fe остальное. Дополни.тельный ввод в состав чугуна Ва и

Ct обеспечил повышение Ь в 1,561,63 раза, HB в 1,55-1,62 раза, а также снизил коэффициент трения в

2,9-4,8 раза. 2 табл.

2 до 0,05 мас.% снижается твердость и износостойкость отливок в стливках преобладает пластинчатый перлит с дисперсностью Пд 1,0 — Пд!,4, Введение титана в количество 4ь

0,02-0, 11 мас.7. измельчает структуру перлита, повышает твердость, из- Ql носостойкость, гидроплотность и экс- Я плуатационную долговечность. При кон- ф. 1 центрации титана до 0,02 мас.% изно- ф состойкость, гидроплатность, эксплуатационная долговечность недостаточны, а при концентрации титана более

0,11 мас.X увеличивается коэффициент трения, снижается фактор формы графита и эксплуатационная долговечность.

Дополнительно введение бария в количестве 0,03 — 0,1 мас.% измельчает структуру чугуна в отливках, повышает гидроплотность отливок, фактор формы графита и обеспечивает повышение изноСостойкости и эксплуатацион1475964 ной долговечности, При концентрации его до 0,03 мас.Х дисперсность и стабильность структуры и твердости недостаточны, а при концентрации, бария более 0,1 мас.Х снижается гид-.

5 роплотность и эксплуатационная долговечность.

Введение кальция способствует очистке границ зерен и сфероидизации графита ° При концентрации кальция до 0,03 мас,Х снижается дисперсность графита, механические и эксплуатационные свойства. При концентрации кальция более 0,07 мас.Х снижается стабильность структуры и свойств, уменьшаются характеристики гидроплотности и долговечности.

Никель в количестве О, 02-0,05 мас. Х как эффективная добавка упрочняет ме20 таллическую основу и не снижает вязкость чугуна, снижает порог хладноломкости и .снижает склонность чугуна к образованию трещин, повышает гидроплотность и эксплуатационную долговечность. При концентрации никеля менее 0,02 мас.Х его влияние незначительно, Повышение его концентрации более 0,05 мас,Х снижает фактор формы графита и эксплуатационную

30 долговечность.

Содержание углерода и кремния в предлагаемом чугуне выбрано с учетом практики производства гидроплотных отливок с повышенными значением износостойкости, твердости. При уве- 35 личении их концентрации выше верхних пределов стабильность структуры и ударной вязкости и характеристики упругопластических свойств снижаются, а при уменьшении концентрации 40 менее нижних пределов снижается жидкотекучесть, выделяется эвтектический цементит, повышается отбел, что приводит к снижению трещиностойкости . и пластических свойств. 45

Алюминий в количестве 0,020,06 мас.Х оказывает раскисляющее и стабилизирующее влияние, способ ствуя уменьшению содержания неметал- 50 лических включений и повьппению гидроплотности, твердости и иэносостойкости. При концентрации алюминия до 0,02 мас.Х раскисляющее и стабилизирующее его влияние недостаточное, 55 а при концентрации алюминия более

0,06 мас.Х снижается твердость отливок и относительная износостойкость.

Содержание основных модифицирующих компонентов (магния 0,020,07 мас. и церия 0,055-0,12 мас.Х) обеспечивает дегазацию. расплавов и сфероидизацию графита и перлита и повышение прочностных и упругопластических свойств ° Сера увеличивает отбел, снижает ударно-усталостную долговечность, поэтому она исключена из. состава чугуна.

Содержание марганца повышено до

0,3-1,1 мас,Х, хрома до 0,120,5 мас.Х и ограничено пределами концентраций, ниже которых не достигается высокой сфероидизацией пер- -. лита и существенного повышения износостойкости, à Bbtlilp. верхнего предела увеличивается содержание цементита и отбел, снижается стабильность структуры и пластические свойства.

Опытные плавки высокопрочных чу гунов проведены в индукционных печах емкостью 10 т, Перегрев расплава при плавке 1480-1510 С. В качестве шихтовых материалов используют литейные и передельные чугуны, отходы электротехнической стали, стальную стружку, возврат собственного производства, карбюризатор (кокс пековый), ферротитан, никель, феррохром, фер- 1 ромарганец, ферросилиций, силикобарий, силикокальций, медь, лигатуры типа ЖКМК, ФСЗОРЗИ, ЖКМКБа. Содержание магния в лигатурах 6-9Х, бария 4,8-9,3Х, церия 3,5-6Х. Лигатуру дробили до фракции 4-20 мм.

Иодифицирование чугуна РЗИ-содержащими лигатурами производят в плавильной печи. Рафинирование расплава плавиковым шпатом и модифицирование чугуна сфероидизирующими лигатурами, силикобарием, медью и ферросилицием проводят в литейных ковшах.

Из модифицированных чугунов отливают детали гидропанелей, технологические пробы и образцы для испытаний.

В табл. 1 приведены химические составы высокопрочных чугунов опытных плавок.

Определение содержания компонентов в чугунах проведены методами дифференцированного химического анализа.

В.табл. 2 приведены данные о механических свойствах и характеристи

5 147 ки структуры чугунов опытных плавок в отливках.

Механические испытания проводились стандартными методами, а анализ, структуры чугунов по известной методике.

Дополнительный ввод меди и бария. в состав чугуна, а так же изменение в нем содержания Ип, Се, Ti u Cr обеспечивает повышение Ьь в 1,561,63 раза Нв в 1,55-1,62 раза, а также снизить коэффициент трения в

2,9-4,8 раза.

5964 6 тем, что, с целью повышения предела прочности при растяжении и твердости, и также снижения коэффициента трения, он дополнительно содержит . медь и барий при следующем соотношении компонентов, мас:У.:

Углерод 3,1-3,6

Кремний 2,1-3,1

Марганец 0,3-1,1

Хром О, 12-0,5

Алюминий 0,02-0,06

Магний . 0,03-0,07

Никель 0,02-0,05

Церий 0,055-0,12

Кальций Обоз-0,07

Титан 0,02-0,11

Медь 0,05-0,3

Барий 0,03-0,1

Железо Остальное

Формула изобретения

Чугун, содержаший углерод, кремний, марганец, хром, алюминий, магний, никель, церий, кальций, титан, и железо, отличающийся

Т а б л и ц а

Содержание компонентов, мас.X

1 2

Чугун (предлагаемый) (чугун ) (известный) 3,1

3,1

0,3

0,03

0 05

0,055

0,03

0,02

0,02

0,12

0,03

0,02

Остальное

3,2

2,7

0,3

0,04

0,01

0,08

0,06

0,02

0,02

0,015

Остальное

Таблица 2

Временное Твердость сопротив- отливок ление, ИПа НВ

Снижение коэффициента трения (эталон (ВЧ-42-12) Фактор формы графита

Чугун

Известный

Предлаrаемый

451

150

0,78

708

737

0,87

0,92

0,96

232

241

243

52

Углерод

Кремний

Марганец

Магний

Медь

Цери.й

Барий

Алюминий

Титан

Хром

Кальций

Никель.

Железо

3,4

2,5

0,75

0 05

0,2

0,08

0,07

0,04

0,06

0,27

0 05

0,035

Остальное

3,6

3,2

1,1

0,07

0,3

0,12

0,1

0,06

0,11

0 5

0,07

0 05

Остальное