Высокопрочный чугун

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве седел газомотокомпрессоров. Цель изобретения - повышение термостойкости и снижение износа при ударных нагрузках. Новый чугун содержит, мас.%: C 3,2 - 3,8

SI 2,2 - 2,9

MN 0,6 - 1,0

CR 0,2 - 0,4

CU 0,4 - 0,8

MO 0,18 - 0,5

YT 0,04 - 0,25 и FE остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна MO и YT позволил повысить термостойкость в 1,4 - 2 раза и снизить износ в 2,2 - 3,1 раза. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 22 С 37/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<0

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П4НТ СССР г (21) 4422578/23-02 (22) 24.05.88 (46) 30 .01 .90. Бюл . У 4 (71) Саратовский институт механизации сельского хозяйства им.N.È.Êàлинина и Московский институт нефти и газа им. И.М.Губкина (72) В.А. Уотинский, А.A.Àíèêèí, Л.С.Лившиц, Г.В.Жуков, А.N.×èæîâ,.

П.К. Мурованный, В.В.Майоров и Ф.Г.Измаилов (53) 669.15-196(088.8) (56) Патент ФРГ Ф 2428822, кл. С 22 C 37/04, 1982.

Авторское свидетельство СССР

11- 639958, кл. С 22 С 37/10, 1978, Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для производства. седел клапанов газомотокомпрессоров.

Цель изобретения — повышение термостойкости и снижение износа при ударных нагрузках.

Выбор граничных пределов содержания компонентов в чугуне предложенного состава обусловлен следующим .

В результате модифицирования чугуна иттрием происходит очищение чугуна от поверхностно-активных элементов: кислорода, азота, серы. В результате очищения межкристаллические связи между зернами металлической основы усиливаются, за счет чистоты границ зерен, измельчаются зерна металлической основы, а графитавые вклкче-,, ния принимают шаровидную форму.

„„SU„„1539230 A 1

2 (54) ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве седел гаэомотокомпрессоров. Цель изобретения — повьппение термостойкости и снижение износа при ударных нагрузках. Новый чугун содержит, мас.X: С 3,2-3,8; Si 2,22,9; Мп 0,6-1,0; Cr 0,2-0,4; Си 0,40,8, Мо 0,18-0,5; It 0,04-0,25 и Fe остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна Мо и It позволил повысить термостойкость в 1,4-2 раза и снизить износ в 2, 2-3,1 раза.

1 з.п.ф-лы, 2 табл.

Взаимодействуя с карбидообраэующими компонентами металлической основы чугуна хромом и молибденом иттрий повьппает гомогенность перлита основной структурной составляющей, как эа счет упрочнения феррита, так и карбида хрома и молибдена. Наличие в чугуне иттрия в указанных количествах улучшает структуру, повьппает сопротивление при ударно †усталостн иэна- С Р . шивании и термостойкость, предел СР прочности при растяжении, твердость и микротвердость металлической ос, новы. 2>

Кроме того, необходимым услбвием для достижения поставленной цели в предлагаемом изобретении является соблюдение соотношения графитообразующих компонентов к карбидообраэующим . 539230

ЕСг+Mo+Y

Необходимостью соблюдения этого соотношения диктуется тем, что при

5 соотношении указанных компонентов менее 7,2 в металлической основе вы— деляется структурно-свободный цементит и это ведет к образованию центров зарождения и. распространения тре щин при циклической ударно-усталостной и термической нагрузке, а превы, шение соотношения более 8,1 ведет к ферритизации металлической основы, ее неоднородности и образованию графита пластической формы, что также сказывается на изнашивании при ударе и термостойкости. Таким образом, данный состав компонентов и соотно— шение графитообразующих компонентов к карбидообразующим а

72,, == 81 придают предлагаемому чугуну новые свойства.

Оптимальная добавка иттрия нахо-дится в пределах 0,04-0,25% и при дальнейшем увеличении ее количества происходит перемодифицирование чугуна, ухудшается форма графитовых включений, в металлической основе появляются включения структурно-свободного цементита, что ведет к резкому увеличению о""раэования трещин и как следствие отрица "пьно сказывается на свойствах, указанных в цели изобретения. Содержание иттрия менее 0,04% не обеспечивает процесс

40 модифицирования и полученный чугун имеет пластинчатую форму графитовых включений и неоднороднук го твер-: дости металлическую осиову, что приводит к снижению сопротивления при

45 ударно-усталостном изнашивании, термостойкости и других показателей.

Содержание углерода, кремния и марганца в указанных количествах яв50 ляется оптимальным. При содержании указанных компонентов менее: углерода 3., 2%; кремния 2, 2,%, марганца

0,6%, по границам зерен металличе. ской основы чугуна выделяется струк-Э.Ъ турно-свободный цементит, что приводит к резкому снижению сопротивления ударно-усталостному изнашива-нию и термостойкости, Содержание указанных компонентов .более: углевода 3.8, кремния 2,9%; марганца 1, 0%, приводит к ферритизации металлической основы, снижению твердости и сопротивленик износу при ударно-усталостном изнашивании,, хром менее 0,2%. и медь менее 0,,%, а также молибден менее

0,18% приводят к появленик структурно-свободного феррита, неоднородности металлической основы и, следовательно, снижает сопротивление при ударно-усталостном изнашивании, а свыше указанных пределов: хром 0,4%; медь 0„8%, молибден 0,50% — к появлению структурно-свободного цементита, образованию центров зарождения трещин и, следовательно, снижению термостойкости и механической прочности.

Чугун плавят в индукционной тигельной печи (400 кг), марки ИСТ-400.

Каждая плавк:а выплавлялась отдельно на единых шихтовых материалах.

Основные шихтовые материалы — литейные и передельные чугуны и рерросплавы. Б качестве модификатора применялся иттрий металлический марки

ИТИ-5, вводимый совместно с ферросилицием ФС-75 в количестве 1% в разливочный ковш под струю металла.

Для определения характеристик чугуна, согласно ГОСТ 7293-83 металл заливак.т в сырые песчано-глинистые разовые формы,, отлитые образцы имеют лепесток Р 25+2 мм.

Химический анализ сплавов проводят в соответствии с ГОСТ 2604.77.

11еханические характеристики в образцах определяют в соответствии с ГОСТ

-3

1497-84 на образцах диаметром 14 ° 10 м, с расчетной длиной 0,7. 10 1м.

Испытания термостойкости проводят на образцах с толшиной стенки 6 10 м, путем их нагрева в индукторе ТБЧ до о

530 С с последующим охлаждением в проточной воде. Термост6йкость оценивают по количеству термосмен до появления первой трешины.

Испытания сбразцов на сопротивление при ударно-усталостном изнашивании проводят на специальной установке, позволяющей фиксировать количество механических ударов, на образцах, выполненных в виде цилиндра диаметром 10 м, длиной 2 10

Химические составы известного и предложенного чугуна и уровни их

539230 6 тельно содержит молибден и иттрий при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:

Углерод 3,2-3,8

Кремний 2,2-2,9

Марганец 0,6-1,0

Хром 0,2-0,4

Медь 0,4-0,8

10 Молибден 0,)8-0,5

Иттрий 0,04-0,25

Железо Остальное.

2. Чугун по п. l, о т л и ч а ю— шийся тем, что отношение суммар15 ного содержания углерода и кремния к суммарному содержанию хрома, молибдена и иттрия составляет 7,2:8,1 .

5 1 свойств приведены в табл.1 и 2.Как следует из табл. 2, дополнительньпв ввод в состав чугуна молибдена и иттрия позволяет повысить по сравнению с известным чугуном термостойкость в ),46-2 раза и снизить износ в 2,2-3,1 раза.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

l. Высокопрочный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, медь и железо, о т л .и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьппения термостойкости и снижения износа при ударных нагрузках, он дополниТаблица 1

Солеряенне компонентов, нас.X

Сг Ио Р31н Т $

Нанесения

0,14 0,12

3,52 2,42

0,66 0,6

0)42 - 0 05

0,20 0,004

0,04 0,005 8,!О

О,IS 0,004 7,56

0,25 0,002 7,20

Преллояенньй

3,2 2,9

3,5 2,55

3,8 2,2

0,6

0,8

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2 0,5

0,3 0 35

0,4 О,IB

Таблица 2 бв

1нра

Структура (ГОСТ 3443-77) Ивнос

Чугун

Терностойкость коли.Н„о лри ударея г 10 рафит еталлическая снова честао те моцнклов

Известный

Предлоаенныр

2

255 268 гзо

150

Гф12,13 П85 (фе 10) 670 743

77О

1О1

83

74 гго

270

263 304

265 322

270 341

ГФ12,13 092,3P2

Гф!2,13 П96,9р3 гР12,13 П98

Составитель Н. Косторной

Редактор И. Сегляник Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Патай

Г

Заказ 193 Тираж 484 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, 101