Чугун

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве отливок для двигателей внутреннего сгорания. Цель изобретения - повышение жидкотекучести, снижение твердости при сохранении уровня износостойкости и коэффициента термического расширения. Новый чугун содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: C 2,5-3,5

SI 3,0-5,0

MN 6,0-10,0

NI 8,0-10,0

CU 2,0-7,0

CR 0,8-1,7, AL 0,008-0,2

TI 0,05-0,3

РЗМ 0,008-0,02

P 0,1-0,3

FE - остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна TI, РЗМ и P обеспечивает повышение жидкотекучести в 2,4 раза, а снижение твердости в 1,4-2 раза. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 С 22 С 37/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П1КТ ССОР (21) 4235164/23-02 (22) 27. 04.87 (46) 30. 08. 89. Бюл. Ф 32 (71) Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт и Ярославский моторный завод Производственного объединения

"Ав то диз ель" (72) М. М. Левитан, В. Н ° Амосов, В. К. Шатунов, А. Д. Галкин, Б. В. Павский и T ° Г. Зайцевская (53) 669.15.196(088.8) (56) Материалы в машиностроении, Чугун, т. 4, М.: Машиностроение, 1968, с. 100.

Авторское свидетельство СССР

В 1139766, кл. С 22 С 37/10, 1981.

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для .отливок двигателей внутреннего сгорания.

Цель изобретения — повышение жидкотекучести, снижение твердости при сохранении уровня износостойкости и коэффициента термического расширения.

Изобретение иллюстрируется приме-.рами конкретного выполнения. Выбор граничных пределов содержания компонентов в чугуне предлагаемого состава обусловлен следующим.

Наличие в составе сплава титана, Р3М и фосфора приводит к существенному иэмененио физико-химических

„„SU„„1504281 А 1 (54) ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве отливок для двигателей внутреннего сгорания. Цель изобретения — повышение жидкотекуче сти, снижение тв ердо сти при сохранении уровня износостойкости и коэффициента термического расширения.

Новый чугун содержит компоненты при следующем соотношении, мас.Ж: С 2,53,5; Si 3,0 — 5, 0; Мп 6, 0 — 10,0;

Ni 8,0 — 10,0; Си 2,0 — 7 01 Cr 0,81 ý7; Al Оэ 008- О>2; Ti Оэ05 Оэ3;

РЗМ 0,008 — 0,02; P 0,1 - 0 3; Fe остальное. Дополнительный ввод в со- ф став чугуна Ti, P3M и P обеспечивает повышение жидкотекучести в 2,4 раза, а снижение твердости в 1,4 — 2 раза.

2 .табл. свойств структурных составляющих, более равномерному их распределению, повышению структурной стабильности, сниженио твердости, улучшению литейных свойств и обрабатываемости леэвийным инструментом.

Структура сплава состоит из пластинчатого завихренного графита равномерного и розеточного распределения, комплексно-легированного марганцем, никелем, медью, хромом аустенита, сложнолегированных хромом и марганцем карбидов и фосфидной эвтектики.

Дополнительное легирование титаном приводит к измелвчению, более равномерному распределению и уменьшению количества карбидов, что способ1504281 ствует повышению содеркания марганца в аустените и повьппению его устойчивости при повьппенных температурах.

Добавки редкоземельных металлов оказывают влияние на процесс кристал. лизации графита, его более равномерное распределение, способствуют измельчению карбидной фазы, сниженыо чувствительности сплава к отбелу, 10 что приводит к обогащению аустенита марганцем и хромом.

Присадка небольших добавок (0,10 3 ) фосфора способствует измельчехно звтектических зерен сплава, сни- 15 жению твердости, улучшению обрабатываемости и литейных свойств.

Дополнительное легирование сплава титаном, РЗМ и фосфором приводит. в сравнении с прототипом к повьппению 20 структурной стабильности при повьппенных температурах, улучшению литейных свойств (сннжению склонности к пленообразованию, устранению газовых раковин, повьппению жидкотекучести), сни- 25 женню твердости и улучшению обрабатываемости лизвийным инструментом при сохранении износостойкости и высокого коэффициента теплового расширения.

Для исследования сплава проведена 30 серия плавок с содержанием ингредиентов на нижнем, среднем и верхнем уровнях.

Для сравнительных испытаний использован известный сплав со средним 35 содержанием элементов.

Химический состав полученных плавок представлен в табл. 1.

Металл плавили в тигельной индукционной печи с кислой футеровкой ем- 40 костью 40 кг. В качестве шихты испольэовали: литейный чугун Л1-Л4, стальной лом, возврат (литники), ферросплавы хрома (71X), марганца (90 ), кремния (75 ), титана (ЗОХ), никель, алюминий, ФС-30 РЗМ ЗОБ.

Величины добавок рассчитывали исходя иэ среднего усвоения кремния, хрома, марганца 85-90 ., титана 65—

70Х, РЗМ вЂ” 60-65Х, алюминия 50-607..

Износостойкость сплава определяли в соответствии с ГОСТ 1737-71.

Повьппение содержания кремния с

0,5-1 2Х в прототипе до 3,0-5,0 в предлагаемом сплаве приводи к умень- 55 шеняо количества карбидов в структуре с 30-40 до 15-25, а в сочетании с титаном, РЗМ и фосфором до 4-10Х.

При этом заметно снижается твердость сплава с 276 до 175 НВ и существенно улучшается обрабатываемость отливок лезвийным инструментом.

При содержании кремния в сплаве вьппе 5 понипается устойчивость аустенита, в структуре появляется 20—

50 . феррита, количество которого пос. о ле отжига при 850 С возрастает до

50 ..

11о сравнению с прототипом в предлагаемом сплаве повышен верхний предел содержания марганца и повьппен нижний предел содержания никеля.

Как показали испытания, при содержании марганца 6-10Х (против 6—

12 в прототипе) и никеля 8-10 . (против 6-8 в прототипе) аустенит более стабилен при повьппенной температуре (600-900 С). При содержании в сплаве

6,0Х никеля после отжига при 850 С происходит частичный распад аустенита и образование перлита (до 20X).

Пределы содержания ингредиентов установлены исходя из благоприятного сочетания структурной стабильности, иэносостойкости, коэффициента теплового расширения (близкого коэффициенту теплового расширения алюминиевого сплава поршня) и удовлетворительных технологических свойств.

Повышение концентрации алюминия вьппе 0,2Х, титана выше О,ЗХ приводит к появлению в отливках подкорковых газовых раковин; а при содержании алюминия вьппе 0,2Х на поверхности расплава образуется плотная плена, заметно ухудшающая литейные свойства сплава.

Свойства чугуна известных и предлагаемого составов приведены в табл. 2.

Как следует из данных табл. 2, дополнительный ввод в состав чугуна Т, РЗМ и P обеспечивает повьппение по сравнению с известным жидкотекучести в 2,4 раза, снижение твердости в 1,42 раза, Формула иэ обретения

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, медь, хром, алюминий и железо, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения жидкотекучести, снижения твердости при сохранении уровня износостойкости и коэффициента термического расширения,,он дополнительно содержит

5 1504281 титан, редкоземельные металлы и фосфор 7)ри следующем соотношении, мас.й:

Углерод 2,5 — 3,5

Кремний 3,0 - 5,0

Марганец 6,0 -10,0

Никель 8,0 -10,0

Медь 2,0 — 7,0

0,8 — 1,7

0,008 — 0,2

0,05 — 0,3

Хром

Ать мин ий

Титан

Редкоз емельные

5 . элементы

Фосфор

Железо

0,008 — 0,02

0,1 - 0,3

Ос тальное

Т ° Ьлин °

Структура

Сод&рабине елен&нтск, нас. I

Чугун с ° k В н с. с. у т А! !РЗМ

Е Г Т

2,8 0,8 9,0

Аустеннт в карбндм. (302) 1,2

10,0 4,0

Ь,o Э,94

8,9 7,0

3,94

8,0 3,94 в,o 4,0

10,0 5, 18

10,0 2,0

Т ° Ь л в ц ° 2 труктурвал стабильность ря многократном нагреве интервале 20-900 0

Тпер" дос те, Нв

&текучесть, с прн С

&ЛИЧМ Гб&ОЕ акоенн е от ли&&ах тносятельнал на но со с тодость, й

ЗЭО !З9О

Неектваа! 273

18,2

S3,0

86,0

1,66

Обре&оп&ива перлита прн сод&!к&авив 62 Нп

Лодхоркоеме гб

&О&Ма Р&КОЕНВМ

210

16 ° 63

116,0 123,0

Нет габоемх раКО&ни

1,85

17,29

18,4S

18,6!

17,29

18, 12

17 ° 95

18125

201

143

159

162

Аустеяит л и

° l

Составитель Н. Косторной

Редактор Н. Кнштулинец Техред М.Моргентал Корректор М,Самборская

Заказ 5217/30 Ти)эаж 576 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент . г,Ужгород, ул. Гагарина, 1 1

If II ,01

Нбактббб)

Лредлагееиьб) вариант 1

2 . э

5

7 е

Л ре дна Гаеиьй

Ьармпт

3

s

7 в г,s

З,О4

2>85 2, 93 з,s з,ог

2,87

2 ° 54

3,54 8,4

ЭО В,l

3,78 !О,О

З,еэ 8,3

Э,5 8,3

5,0 6,0

4,2Ь 6,0

3,84 8 ° О

123,0

123,0

123i0

123,0

1 23,0

123,0

12Э,О

123,0

123 ° О

123,0

123,0

123,0

123,0

123,0

О,)В

1,4 0,17

1>2 0,2

О,Ь О ° 15

I 3 О, 15

l,5 0,15

1,7 0,3

1,52 О,!

0,05 0>008

0,05 0,01

0,15 0,03

0,07 0,008

О,О5 О,ООЕ

0,05 0,007

О,Э 0,2

0,06 0,2

0,01

О,OI

О,OI о,оов

О,OI о,о!

0,02

0,01

I,Ь6

1,42

1,З7

I,Ü

1 ° 9

1,59

1,64

Аустепнт а харви!аю

Аустеиит н карбида

Аустенат и перви&а!

Аустеннт и карбидм

Лустевит в карбядм

Аустевит н карбндм

Аустевит II харЬндм

Аустаяит и карбндм (10-121) (7X) (62) (42) (6X) (62) (62) (Ьв)