Чугун
Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугунов с шаровидной формой графита для отливок, работающих в условиях трения. Сущность изобретения: в чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, кальций, магний, фосфор, церий и железо, вводят стронций при следующем соотношении компонентов, мас.%:углерод2,8-4,0; кремний 1,5-3,0; марганец 0,3-2,0; медь 0,1-1,5; кальций 0,03- 0,10; магний 0,03-0,08; фосфор 0,1-0,3; церий 0,01-0,10; стронций 0,001-0,05, железо остальное . Дополнительное введение Sr позволяет повысить степень сфероидизации графита и антифрикционных свойств чугуна при сохранении прочностных свойств. 1 табл. л 1C
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)з С 22 С 37/00, 37/10
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4921310/02 (22) 25.03.91 (46) 07.09.92. Бюл. N 33 (71) Уральский научно-исследовательский институт черных металлов и Актюбинский завод ферросплавов (72) С.В,Кочевых, Н.В.Новиков, А,Б.Разин, В.И.Гриненко и Н.Т.Таджибаев (56) Авторское свидетельство СССР
¹1097702,,кл. С 22 С 37/00, 1984.
Авторское свидетельство СССР
¹ 1046319, кл. С 22 С 37/10, 1983.
Авторское свидетельство СССР
N. 815066, кл. С 22 С 37/10, 1981.
Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугунов с шаровидной формой графита для отливок, работающих в условиях трения.
Известен чугун, содержащий, мас,%:
Углерод 2,7-3,8
Кремний 2,2-3,5
Марганец 0,5 — 1,2
Медь 0,3 — 1,5
Магний 0,03 — 0,08
Церий 0,005 — 0,1
Железо Остальное
К недостаткам чугуна указанного состава следует отнести низкую степень сфероидизации графита, что снижает механические и эксплуатационные свойства отливок, работающих в условиях износа.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому составу является чугун, содержащий, мас.%:
„„ Ц „„1759939 А1 (54) ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугунов с шаровидной формой графита для отливок, работающих в условиях трения. Сущность изобретения: в чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, кальций, магний, фосфор, церий и железо, вводят стронций при следующем соотношении компонентов, глас.%; углерод 2,8 — 4,0; кремний 1,5 — 3,0; марганец 0,3 — 2,0; медь 0,1 — 1,5; кальций 003
0,10; магний 0,03 — 0,08; фосфор 0,1-0,3; церий
0,01 — 0,10; стронций 0,001 — 0,05; железо остальное, Дополнительное введение Sr позволяет повысить степень сфероидизации графита и антифрикционных свойств чугуна при сохранении прочностных свойств.
1 табл, Углерод 2,8-4,0
Кремний 2,8-4,0
Марганец 0,8 — 2,0
Медь 1,0-1,5
Кальций 0,03 — 0,10
Магний 0,03 — 0,15
Фосфор 0,3-0,6
Церий 0,01 — 0,10
Железо Остальное
Недостатком данного способа является то, что он имеет низкую степень сфероидизации графита и невысокие антифрикционные свойства.
Целью изобретения является повышение степени сфероидизации графита и антифрикционных свойств чугуна при сохранении его прочностных свойств чугуна.
Для этого в известный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, кальций, магний, фосфор, церий и железо, 1759939 вводят стронций при следующем соотношении компонентов, мас, :
Углерод 2,8 — 4,0
Кремний 1,5 — 3,0
Марганец 0,3 — 2,0
Медь 0,1 — 1,5
Кальций 0,03-0,10
Магний 0,03 — 0,08
Фосфор 0,1 — 0,3
Церий 0,01 — 0,10
Стронций 0,001 — 0,05
Железо Остальное
При изготовлении чугунных отливок, работающих в тяжелых условиях трения маш и н и механизмов, важное значение для повышения их срока службы имеют антифрикционные свойства чугуна, что достигается в первую очередь за счет получения определенного исходного структурного состояния чугуна.
При указанном содержании основных компонентов в чугуне при кристаллизации обеспечивается получение мелкодисперсной перлитной металлической основы чугуна с включениями тройной фосфидной эвтектики, Введение в состав чугуна стронция обеспечивает повышение степени сфероидиэации графита, выделение и равномерное распределение в металлической основе мелких включений цементита, что повышает антифрикционные свойства.
При содержании стронция ниже предлагаемого предела он практически не оказывает влияния на заявляемые свойства чугуна и они остаются на уровне чугуна-прототипа. При увеличении содержания стронция выше верхнего предела в структуре чугуна выделяются цементитные пластины и снижается степень сфероидизации графита, Наличие пластин цементита в чугуне также резко снижает его прочностные свойства.
Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показал, что данный состав модификатора отличается от известного введением нового компонента, а именно стронция, Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна", В процессе исследования заявляемого технического решения по научно-технической и патентной литературе выявлено, что известно введение стронция в состав чугуна. Использование стронция в данном составе позволило повысить модуль упругости при растяжении и уменьшить чувствительность чугуна к отбелу.
Однако его применение в составе чугуна в сочетании с другими компонентами не обеспечивает чугуну таких свойств, которые
55 он проявляет в заявляемом техническом решении, а именно повышение степени сфероидиэации графита и антифрикционных свойств. Таким образом, заявляемый признак проявляет новое ранее неизвестное свойство, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "существенные отличия".
Пример. Для подтверждения оптимальности состава чугуна были проведены опытные плавки, Чугуны выплавлялись в 60кг индукционной печи с температурой перегрева 1480 C. При разливке чугуна в 20-кг ковши расплав обрабатывался комплексным модификатором, содержащим, мас. ;
4,5 — 5,5 Mg; 0,5 — 3,0 Са; 2,5 — 3,5 РЗМ; 0,1 — 5 0
$г; Fe — ост., который в количестве 2 от веса обрабатываемого металла подавался на дно ковша перед разливкой. Заливка металла в песчаные формы производилась при
1360 — 1380 С. Химические составы чугунов опытных плавок и состав чугуна-прототипа приведены в таблице.
Из чугунов исследуемых составов были изготовлены образцы для испытания на машине трения СМЦ-2, Испытания проводились при нагрузке в трущейся системе 2
МПа по схеме диск-колодка. В качестве контроля использовали образцы иэ стали У8, термообработанной на твердость 280 МПа.
После испытаний на образцах приготавливались шлифы для металлографического анализа, Прочностные свойства определялись в соответствии с ГОСТ 1497 — 73.
Как следует иэ полученных данных,при содержании стронция в предлагаемых пределах (образцы 2 — 4) достигается повышение степени сфероидизации графита и снижение коэффициента трения при высоких значениях прочностных свойств. При содержании элементов ниже нижнего предела в структуре чугуна выделяется структурно свободный цементит в виде пластин, что резко снижает прочностные свойства чугуна и степень сфероидизации графита. При увеличении содержания элементов выше верхнего предела в структуре чугуна происходит резкое снижение степени сфероидизации графита и его прочностных свойств.
Из представленных в таблице данных следует, что использование предлагаемого состава чугуна для изготовления отливок, работающих в условиях трения и износа,по сравнению с прототипом позволит ловысить срок службы отливок.
Формула изобретения
Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, кальций, магний, фосфор, церий и железо, отл ич а ю щи йс я тем, 1759939
* Железо остальное, Составитель С. Кочевых
Редактор И. Стрельникова Техред М.Моргентал Корректор А. Козориз
Заказ 3159 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 что, с целью повышения степени сфероидизации графита и антифрикционных свойств чугуна при сохранении его прочностных свойств, он дополнительно содержит стронций и ри следующем соотношении компонентов,мас. : углерод — 2,8 — 4,0; кремний—
1,5 — 3,0; марганец — 0,3 — 2,0; медь — 0,1 — 1,5; кальций — 0,03 — 0,10; магний — 0,03 — 0,08; фосфор — 0,1 — 0,3; церий — 0,01 — 0,10; строн5 ций — 0,001 — 0,05; железо — остальное.
