Чугун для отливок

 

Изобретение относится к литейному производству и может найти применение в машиностроении. Цель изобретения - стабилизация твердости по сечению отливок и улучшение их обрабатываемости. Состав чугуна , предназначенный для изготовления втулок цилиндров, содержит, мас.%: углерод 2,9-3,3; кремний 1,5-2; марганец 0,85- 1,25; хром 0,4-0,6; никель 1,1-1,5; молибден 0,4-0,6; медь 0,25-0.45: титан 0.01-0.15; ванадий 0,001-0,05; кальций 0,005-0,05; барий 0,005-0,05; редкоземельные металлы 0,001- 0,01: азот 0,005-0,01; цирконий 0.01-0,03; се лен 0,005-0,01; железо остальное. Дополнительный ввод Zr и Се в чугун предлагаемого состава позволяет стабилизировать твердость по сечению отливки и улучшить их обрабатываемость. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„. Ж „„1691419 А1 (sI)s С 22 С 37/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР .««

« . .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ -

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

««, составе кальция и бария 0,005% и редкозе(21) 4701656/02 (22) 06.06.89 (46) 15.11,91, Бюл. М 42 (71) Дизельный завод "Двигатель революции" и Научно-технический кооператив "Визир" (72) В,А.Резник, Ю.Б.Козлов, H.Ю.Голубев, Ю.Т.Соколюк, Ю.С.Потапов и В.Д.Краля (53) 669.15-196(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР N.

888586, кл. С 22 С 37/10, 1979.

Авторское Свидетельство СССР М

1336594, кл. С 22 С 37/00, 1985, (54) ЧУГУН ДЛЯ ОТЛИВОК (57) Изобретение относится к литейному производству и может найти применение в

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна, применяемых для изготовления отливок ответственного назначения, например втулок цилиндров, гильз и других износостойких деталей.

Цель изобретения — стабилизация твердости по сечению отливок и улучшение их об рабаты ваемости.

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

Дополнительное введение в состав чугуна циркония в количестве 0,01 — 0,03% способствует иэмельчению графитовых включений и получению однородной перлитной структуры, Особенно эффективно действие циркония проявляется при совместном его вводе с элементами-модификаторами (редкоземельными металлами, кальцием и барием). При вводе менее 0,01% цирконий в чугун при нижнем содержании в машиностроении, Цель изобретения — стабилизация твердости по сечению отливок и улучшение их обрабатываемости, Состав чугуна, предназначенный для изготовления втулок цилиндров, содержит, мас.%: углерод 2,9-3,3; кремний 1,5-2; марганец 0,851,25; хром 0,4-0,6; никель 1,1-1,5; молибден

0,4-0,6; медь 0,25-0,45; титан 0,01-0,15; ванадий 0,001-0,05; кальций 0,005-0,05: барий

0,005-0,05; редкоземельные металлы 0,0010,01; азот 0,005-0,01; цирконий 0,01-0,03; се. лен 0,005-0,01; железо остальное.

Дополнительный ввод Zr и Се в чугун предлагаемого состава позволяет стабилизировать твердость по сечению отливки и улучшить их обрабатываемость. 2 табл. мельных металлов 0,001% его действие на измельчение графитовых включений не проявляется. Ввод более 0,03% циркония при наличии в составе на верхнем пределе сильнокарбидообразующих элементов, таких как Р3М (0,01%), хрома (0,6 ), марганца т1,25%), ванадия (0,05%), приводит к образованию отдельных труднорастворимых включений цементита, что вызывает неоднородность структуры чугуна. 14змельчение графитовых включений в структуре чугуна и получение однородной перлитной структуры по длине отливки способствует получению прочного качественного хромистого покрытия.

Ввод селена в состав чугуна в количестве 0,005 — 0,01 совместно с кальцием и барием способствует получению однородной структуры чугуна, устранению образования первичных включений цементита, что оказывает благоприятное влияние на улуч1691419

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Никель

Молибден

Медь

Титан

Ванадий

Кальций

2,9 — 3.3

1,5 — 2

0,85 — 1,25

0,4 — 0,6

1,1 — 1,5

0,4 — 0,6

0,25 — 0,45

0,01 — 0,15

0,001 — 0,05

0,005 — 0,05 шение обрабатываемости втулок цилиндров.

При вводе в чугун селена при наличии активных элементов, таких как кальций и редкоземельные металлы. образуются включения глобулярной формы типа оксиселенидов, которые являются источником появления на режущей кромке обрабатывающего инструмента защитной пленки, выполняющей роль сухой смазки. При содержании в составе менее 0,005% селена и нижнем пределе кальция

0,005% и РЗМ 0,001% его действие на получение однородной структуры с образованием круглой формы оксиселенидов не проявляется, Ввод более 0,01% селена сопровождается появлением крупных графитовых включений, что приводит к ухудшению сцепления хромистого покрытия с матрицей чугуна.

Наличие в составе чугуна модифицирующих элементов — кальция, бария, РЗМ и азота, совместНо с присадками циркония и селена способствует получению мелкозернистой структуры по всей длине отливки, измельчению графита. При содержании в составе менее 0,005% кальция, менее

0,005% бария, менее 0,001% РЗМ и менее

0,005% азота действие их как элементовмодификаторов малоэффективно. Ввод более 0,05% кальция, более 0„05% бария, более 0,01% Р3М и более 0,01% азота при верхнем содержании карбидообразующих элементов (марганца, хрома, ванадия, циркония) вызывает образование в структуре чугуна отдельных включений труднорастворимых карбидов, способствующих получению неоднородной перлитной структуры по длине отливки, Ввод в состав легирующих элементов (марганца, хрома, никеля, молибдена, меди, титана, ванадия) способствует повышению прочностных характеристик чугуна и получению перлитной структуры. При наличии в составе менее 0,4% хрома, менее 1,1% никеля, менее Q 4 % молибдена, менее

0,25% меди, мене 0,01% титана, менее

0,001 % ванадия при верхнем содержании графитизирующих элементов (углерода, кремния, кальция) в составе структуры чугуна появляются значительные участки феррита. Ввод в состав более 1,25 марганца, более 0,6% хрома, более 1,5% никеля, более

0,6% молибдена, более 0,45% меди, более

0,15% титана, более 0,05% ванадия способствует получению отливки с отбелом.

Наличие в составе незначительного количества углерода (?,9 -3,3%) и кремния (1.5 — 2%) как графитизирующих элементов способствует получению перлитной структуры без включений цементита.

В табл, 1 приведены составы чугуна.

Необходимый состав чугуна получают путем выплавки в индукционной печи исходного чугуна, содержащего углерод, кремний, марганец, хром, титан, ванадий, никель, последующего ввода в него редкоземельной лигатуры ФСЗОРЗМЗО (с содержанием 30% РЗМ), силикокальция СК25 (с содержанием кальция 25%), силикобария

СБ15 (с содержанием бария 14,5%) и дополнительного ввода в ковш для оптимизации состава чугуна необходимого количества селена в виде желеэоселеновой лигатуры (ТУ601-25-10-77) и легирующих элементов в виде ферросплавов(марганца, хрома, никеля, молибдена, меди, титана, ванадия, циркония).

Затем проводят в ковше продувку азотом выплавленного чугуна, Из приготовленного состава чугуна отливают трефовидные пробы для испытания и втулки цилиндров длиной 1000 мм, диаметром 220 мм, На внутренние поверхности втулок цилиндров наносят хромистые покрытия гальваническим путем. Из втулок вырезают образцы, определяют их структуру и качество хромистого покрытия, В табл, 2 приведены результаты испытаний, Механические свойства предлагаемого состава чугуна, испытанного на образцах, вырезанных из втулок цилиндров, следующие: предел прочности при растяжении 340 — 390 МПа; твердость 220 — 240 НВ.

Как следует иэ данных табл. 1 и 2, дополнительный ввод в состав предлагаемого чугуна циркония и селена позволяет получить равномерную твердость по сечению отливок и улучшить их обрабатываемость.

Формула изобретения

Чугун для отливок, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, титан, ванадий, кальций, барий, редкоземельные элементы, азот и железо, отличающийся тем, что, с целью стабилизации твердости по сечению отли- вок и улучшения их обрабатываемости, он дополнительно содержит цирконий и селен при следующем соотношении комйонентов, мас,%;

1691419 г, 0,01 — 0,03

0,005 — 0,01

Остальное

Цирконий

Селен

Железо

Барий 0,005 — 0.05

Редкоземельные элементы 0,001 — 0,01

Азот 0,005 — 0,01

Таблица 1

Химический состав чугуна, 4

Чугун

Si (1п Cr Ni I Ио Cu Ti 1 V

Преллагаемый

04 045 001 0G5

0,85 0,6

2,0

2,9

G,5 G,35 3,05 0,025

0,6 0,25 0,15 0,001

0,8 0,25 0,03 0,055

2 3,15

3 „ 3,3

Известный 3,6

1,7

1,5

2,4

1,0 0,5

1,25 G,4

0,8 0,2

1,3

1,5

0,8

1 Пролг)лжение таол. 1

Химический состав чугуна, Чугун

Са Ва РЗг(N Еп Бе Те

Пре()ла гаемый

0,005 0,05 0,001 0,005 0,01 0,01

Остальное

0,02 0,007

0403 0,005

0,07

G,01

0,01

2 0,025 О,G25 0,005

3 „ 0т05 0т005 Oý,G1

Известный 0,03 0,025 0,025 и

В составе по авт.св. Ю 1336594 дополнительно солержится, 0,01; алюми))ий 0,02; олово 0,05; магний 0,05; сурьма 0,05; кооальт бор 0,01; натрий О,GG5.

Таблица 2 йехяническио саойстеа чугуна

Чугун

Несто исследования отлиехи

Никроструктура чугуна

Обрабатиааеность резанием е-- — ---- — —-б0, Пйа. J, 2 ) Прерлагаемнд

1 Начало

Перлнтмая: П(ФО), ПГ4, ПГ6, ПГрl, ПГд90 йерлмтная: П96 (Ф4), ПГ6, fll pl, ПГд180 йерлитная: П(ФО), ПГ4, ПГ6, ПГр1, ПГц90

Перлитмая: П96(Ф4), ПГ6, ПГрl, ПГд180

Перлмтмая: П(00), ПГ4, йГ6, ПНрl, ПГл90

Перлитнал: f196(04), ПГ6, ПГр1, ПГд100

Перлитно-ценентнтная:

П(ФО), ЦIО, 1Г, НГ

Перлитно-ценентитная:

П(ФО), Ц10, НГ2 ° 1Гр2

390

227

Отсутстеует износ резца

Середина

333

0,3

224

После обработки 10 отливок

Начало 229

400

1,0

То ие

Серелина

390

227

Начало

430

1,0

229

227

Середина

0,8

390

° ю

Нзеестмид Начало

;33

0,1

300

1 °

011

Середина

3е0

239 ч

Составитель Н.Косторный

Техред М.Моргентал Корректор М.Шароши

Редактор М.Петрова

Заказ 3908 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно -издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101